马克斯·普朗克学会 两种类型的粒子(红色和绿色)相互作用
虽然同一类型的粒子不可避免地会经历相互吸引或排斥，但不同类型的粒子可以非相互作用
这里绿色粒子追逐红色粒子
在大范围内，高度压缩的绿色粒子带追赶红色粒子带
这在系统中创造了秩序和运动
信用:MPIDS / Novak，萨哈，阿古多-卡纳莱霍，戈列斯坦 乍一看，一群狼和调味汁没什么关系
然而，由马克斯·普朗克动力学和自组织研究所所长拉明·戈勒斯坦尼安领导的团队已经开发出一个模型，该模型建立了捕食者和猎物的运动与醋和油的分离之间的联系
他们扩展了一个理论框架，直到现在，这个理论框架只对无生命的物质有效
除了掠食者和猎物，其他生命系统，如酶或自组织细胞，现在可以描述
乍一看，秩序并不总是显而易见的
如果你和一群猎鹿的狼一起跑，动作会显得紊乱
然而，如果从鸟瞰的角度观察狩猎，并且观察时间较长，动物的运动模式就会变得明显
在物理学中，这样的行为被认为是有序的
但是这个顺序是怎么出现的呢？拉明·戈勒斯坦尼亚大学的生物物理系致力于解决这个问题，并研究支配生物或活动系统运动的物理规则
Golestanian的目标是揭示活跃的生物物质的普遍特征
这不仅包括大型生物如捕食者和猎物，还包括细菌、酶和运动蛋白以及人工系统如微型机器人
“当我们在很远的距离和很长的时间内描述一组这样的活跃系统时，系统的具体细节就失去了重要性
它们在空间中的总体分布最终成为决定性的特征，”戈列斯坦解释道
从无生命到有生命的系统 他在哥廷根的团队最近在描述生物方面取得了突破
为了实现这一点，萨哈、阿古多-卡纳莱霍和拉明·戈列斯坦从无生命物质行为的著名描述开始，并对其进行了扩展
要点是要考虑到生物和非生物之间的根本区别
与无生命的被动物质相反，有生命的主动物质可以自行运动
物理学家使用卡恩-希利亚德方程来描述无生命的混合物，如油和水的乳状液是如何分离的
20世纪50年代发展起来的表征被认为是相分离的标准模型
它基于互惠原则:以牙还牙
因此，油排斥水，就像水排斥油一样
然而，对于生命物质或活动系统来说，情况并非总是如此
捕食者追逐它的猎物，而猎物试图逃离捕食者
直到最近才证明存在非互易性(即
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主动)行为，即使在最小系统如酶的运动中
因此，酶可以特别集中在单个细胞区域——这是许多生物过程所必需的
在这一发现之后，哥廷根的研究人员调查了不同酶的大量积累是如何进行的
他们会混合在一起还是组成小组？会出现新的和不可预见的特征吗？为了回答这些问题，研究小组开始工作
突然出现波浪 第一个任务是修正卡恩-希利亚德方程，使其包含非互易相互作用
因为该方程描述了非生命系统，被动相互作用的互易性深深嵌入其结构中
因此，它描述的每个过程都以热力学平衡结束
换句话说，所有的参与者最终都进入了休息状态
然而，生命发生在热力学平衡之外
这是因为生命系统不是静止不动的，而是利用能量来实现某个目标
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他们自己的繁殖)
Suropriya Saha和她的同事将这一行为考虑在内，通过一个描述非互惠活动的参数扩展了Cahn-Hilliard方程
通过这种方式，他们现在还可以描述在任何程度上不同于被动过程的过程
萨哈和她的同事使用计算机模拟来研究引入的修改的效果
萨哈说:“令人惊讶的是，即使是最小的非互易性也会导致被动系统行为的根本偏离。”
例如，研究人员观察到两种不同类型粒子混合物中行波的形成
在这种现象中，一种成分的条带追随着另一种成分的条带，从而产生移动条纹的图案
此外，复杂的晶格可以在粒子混合物中形成，其中一种成分的小簇追逐另一种成分的基团
通过他们的工作，研究人员希望为物理学和生物学的科学进步做出贡献
例如，新模型可以描述和预测不同细胞、细菌或酶的行为
“我们用这种模式教会了一只老狗新的技巧，”戈列斯坦人说
“我们的研究表明，物理学有助于我们对生物学的理解，研究生物物质带来的挑战为物理学的基础研究开辟了新的途径
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