Волны-одиночки, которые не останавливаются экспресс
Хлопающая крышка от банки с вареньем — вот герой этой истории. Нажмёшь на неё, и она с громким щелчком перескакивает из выпуклого положения в вогнутое. Точно так же ведёт себя балка с шарниром внутри каждой ячейки новой механической решётки.
Учёные собрали из таких хлопающих балок шестиугольную сетку — как соты, только из упругих пластинок. Когда одну балку резко сжимают, она перещёлкивается и толкает соседнюю. Та тоже перещёлкивается, и по решётке бежит волна-одиночка: одиночный изгиб, который не расплывается и не затухает. Самое интересное — эта волна движется только в одну сторону. Даже если на её пути окажется острый поворот, она просто огибает его и продолжает путь.
Обычно для одностороннего движения в устройствах используют магниты или вращающиеся гироскопы. Здесь их нет — только геометрия и щелчки. Волну можно описать уравнением, похожим на то, что описывает колебания маятника, но с добавкой, отвечающей за предпочтительное направление. Эта добавка и есть механическая «хиральность» — свойство, которое отличает правую перчатку от левой.
Такая решётка — шаг к механическим схемам, которые направляют колебания и удары без электроники. Мосты, поглощающие сейсмические волны, или прочные конструкции, гасящие вибрацию, — вот возможные применения. И всё это благодаря простому щелчку.
Щелчок крышки от банки — это переход между двумя устойчивыми состояниями, как у хлопающей балки в решётке. Такие системы называют бистабильными, и они встречаются даже в молекулах ДНК.