Стая птиц или косяк рыб иногда закручивается в воронку, хотя ни одна особь не командует «крутись». Такое коллективное вращение помогает группе держаться вместе и лучше перемешиваться. Обычно его объясняют тем, что сами особи асимметричны, как винт, или толкают друг друга с поворотом. Но в новой работе найден другой путь.
В компьютерной модели частицы, похожие на бактерий, плавают в среде с пассивными «пылинками». Эти пылинки беспорядочно дрожат, и активные частицы их огибают. При средней плотности такое окружение действует как обратная связь: бегуны собираются в большие упорядоченные кристаллы. Самое удивительное — эти кристаллы не стоят на месте, а равномерно вращаются, как диск.
Раньше считалось, что для вращения нужны либо закрученные частицы, либо специальные взаимодействия. Здесь же вращение возникает только у частиц, которые долго сохраняют направление движения — почти как пули. Если же частицы часто меняют курс, как при обычном броуновском блуждании, кристаллы хотя и образуются, но не крутятся. Так что секрет — в «упрямстве» бегунов.
Это открытие показывает, что окружение — не просто фон, а активный участник самоорганизации. Возможно, так можно создавать материалы с необычным откликом, где вращение включается и выключается одной лишь настройкой среды.
В модели частицы-бегуны с длинной «памятью направления» двигаются почти по прямой, как пули, и именно они образуют вращающиеся кристаллы — а не те, что мечутся хаотично.
В фантастике рои нанороботов часто согласованно вращаются для защиты или атаки — здесь показан реальный механизм, как среда может заставить их крутиться без внешнего управления.