Gerçek Dünyanın Rastgeleliğini Açıklayan Teori Geliştirildi

Brown hareketi, akışkanlardaki parçacıkların rastgele hareketlerini tanımlar. Ancak bu model sadece bir sıvı statik veya dengede olduğunda açıklama yapabilir. Gerçek yaşamda ise sıvılar genellikle kendiliğinden yüzen parçacıklar içerirler. Parçacıkların bu hareketi sıvılarda karışmaya neden olarak, sıvıyı denge durumundan uzaklaştırır. 

Daha önce yapılan deneyler, hareket etmeyen parçacıkların daha hareketli parçacıklar içeren sıvılarla etkileşime girerken ilginç bir şekilde hareket ettiğini gösterdi. Bu hareketler Brown hareketi tarafından tanımlanan geleneksel parçacık davranışlarına uymuyor.

Şimdi Londra Queen Mary Üniversitesi, Tsukuba Üniversitesi, École Polytechnique Fédérale de Lausanne ve Imperial College London’dan araştırmacılar, dinamik ortamlarda gözlenen bu parçacık hareketlerini açıklamak için yeni bir teoriyi ortaya attılar. 

“Brown hareketi, aktif sistemlerdeki parçacıkların hareketlerini tanımlamak için kullanılamaz”

Araştırmacılar, yeni modelin alglerin ve bakterilerin yiyecek bulma kalıpları gibi biyolojik sistem yaşam davranış kalıpları hakkında tahminlerde bulunmaya yardımcı olabileceğini öne sürüyorlar. Londra Queen Mary Üniversitesi’nde uygulamalı matematik öğretim üyesi olan Dr. Adrian Baule ortaya koydukları teori ile ilgili olarak, “Brown hareketi fiziksel, kimyasal ve biyolojik bilimler arasındaki geçişi tanımlamak için yaygın olarak kullanılır. Ancak gerçek hayatta sıklıkla gözlemlediğimiz daha aktif sistemlerdeki parçacıkların hareketlerini tanımlamak için kullanılamaz” dedi. 

Araştırmacılar, hareket etmeyen pasif parçacıklarla, hareketli parçacıkların arasındaki hareket dinamiklerini çözerek, deneysel gözlemleri açıklayan aktif sıvılardaki parçacık hareketi için etkili bir model elde ettiler. 

Araştırmacıların kapsamlı hesaplamaları, etkili parçacık dinamiklerinin, ekolojik sistemler veya deprem dinamikleri gibi karmaşık sistemlerdeki hareketleri tanımlamak için kullanılan Levy hareketini izlediğini ortaya koydular. 

Bilim insanları, aktif olarak yüzen mikroorganizmaların çevrelerindeki yoğunluğun Levy yürüyüşünün süresini de etkilediğini, farklı ortamlarda en iyi yiyecek bulma stratejisini geliştirmek için Levy yürüyüşünden faydalanabileceklerini düşündüler. 

Dr. Adrian Baule, sonuçlarının optimal yiyecek bulma stratejilerinin mikroorganizmaların çevrelerindeki yoğunluğa bağlı olabileceğini söyledi. Baule, “Örneğin daha yüksek yoğunluklardaki av arayan canlıların aktif aramaları daha başarılı olurken, daha düşük yoğunlukta beklendiği kadar başarılı olmayabilir” dedi. 

Bilim insanlarının bu ortak çalışması, sadece yüzen mikroorganizmaların besin maddeleri arayışlarını veya plastik gibi parçacıkların daha pasif parçacıklarla nasıl etkileşime girdiğini açıklamakla kalmıyor. Aynı zamanda dengede olmayan ortamların rastgeleliğinin nasıl ortaya çıktığını da açıklıyor. Araştırmacılar teorilerinin sadece fizik veya biyoloji gibi bilim alanlarında değil aynı zamanda finansal piyasalarda da kullanılabileceğini söylüyorlar.