Обычный волчок, раскрученный на столе, замедляется плавно: трение о воздух и опору постепенно съедает энергию. Но если волчок парит в магнитном поле и почти не касается ничего, его вращение может вести себя удивительно капризно. Именно такой случай описали экспериментаторы: крошечный кубик из кварца весом в миллиграмм они подвесили с помощью диамагнитной левитации — эффекта, при котором слабое магнитное поле отталкивает некоторые материалы, не давая им упасть.

Кубик раскрутили светом до скорости около 360 оборотов в минуту, а затем оставили вращаться. Вместо плавного торможения скорость падала ступеньками. Каждый раз, когда частота вращения совпадала с частотой одного из внутренних упругих колебаний кубика — как если бы волчок начинал «звенеть» в такт собственному вращению, — часть энергии уходила в эти колебания, и кубик резко терял обороты. Такое поведение называется нелинейным взаимодействием мод: разные виды движения обмениваются энергией не постепенно, а скачками.

Но самое неожиданное случилось, когда на кубик направили слабый встречный поток света — крошечное давление, которое должно было бы слегка притормаживать вращение. Вместо этого кубик замер на одной скорости и держал её около двух суток. Это механический аналог явления, известного в электронике как захват частоты: генератор, получив слабый сигнал от соседа, начинает колебаться синхронно с ним. Здесь роль «соседа» сыграл сам кубик: его внутренние колебания захватили вращение и не давали ему меняться.

Такой «самозахват» открывает дорогу к новым механическим датчикам: если вращение кубика привязано к его собственным колебаниям, малейшее изменение условий — например, крошечная сила или изменение магнитного поля — сдвинет эту привязку, и это можно заметить. А ещё это платформа для изучения сложных систем, где много видов движения связаны между собой, и для создания механических «аттракторов» — устойчивых состояний, к которым система притягивается сама.