Эгэл бөөмийн физик байгалийн бүтцийг тайлсан нь: Эрдэмтэд “String Theory”-г ашиглан байгалийн сүлжээний нууцыг тайллаа
Уншихад зарцуулах хугацаа: ойролцоогоор 5 минут
Та модны мөчир, аянгын гялбаа, эсвэл өөрийн гарын судасны бүтцийг ажиглаж байсан уу? Эдгээр нь огт өөр зүйлс боловч нэгэн ижилхэн, салаалсан хэв маягийг дагадаг. Биологийн болон байгалийн сүлжээнүүд яагаад ийм гайхалтай ижил төстэй бүтэцтэй байдгийг эрдэмтэд эртнээс судалж иржээ. Саяхан хийсэн нэгэн судалгаа энэ асуултын хариултыг онолын физикийн хамгийн ээдрээтэй салбаруудын нэг болох “String Theory” буюу Огторгуйн утасны онол-оос олсон байж магадгүйг харууллаа.
Гол асуудал: Байгаль яагаад нэг загварыг дахин дахин ашигладаг вэ?
Бидний эргэн тойронд орших олон сүлжээ нэгдсэн зохион байгуулалттай байдаг. Жишээлбэл, ургамлын үндэс нь хөрснөөс ус, шим тэжээлийг цуглуулдаг. Хүний уушги дахь гуурсанцрууд агаарыг биед тараадаг бол тархин дахь мэдрэлийн эсүүд (нейронууд) мэдээллийг дамжуулдаг. Голын цутгалууд усыг далайд хүргэдэг.
Эдгээр бүх сүлжээний гол зорилго нь нэг цэгээс эхлэн аль болох өргөн орон зайд энерги, бодис, эсвэл мэдээллийг хамгийн үр ашигтайгаар түгээх явдал юм. Энэ бол байгалийн оновчлолын (optimization) төгс жишээ. Гэвч яагаад заавал ийм салаалсан бүтэц хамгийн үр ашигтай байдаг вэ? Энэхүү түгээмэл загварын цаана ямар нэгэн нэгдсэн математик хууль үйлчилдэг үү гэдэг нь удаан хугацаанд оньсого байсаар ирсэн юм.
Онолын физикийн гэнэтийн нээлт
Энэхүү асуултын хариултыг олохоор ажиллаж байсан судлаачдын баг огт санаанд оромгүй салбар болох онолын физик рүү ханджээ. Тэд орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг хэсгүүд болох эгэл бөөмс нь цэг биш, харин өндөр хэмжээст орон зайд чичирхийлж буй хэт бичил “утас” хэмээн үздэг String Theory (Огторгуйн утасны онол)-ийн математик зарчмуудыг судалсан байна.
Энэхүү онол нь таталцал, цахилгаан соронзон зэрэг байгалийн суурь хүчнүүдийг нэгтгэх зорилготой, нэн төвөгтэй онол юм. Гэвч судлаачид уг онолын зарим математик тэгшитгэл нь байгаль дахь сүлжээний бүтцийг гайхалтай нарийвчлалтайгаар тайлбарлаж байгааг олж тогтоожээ.
Судалгааны багийн ахлагч, доктор Арис Катз хэлэхдээ, “Бид анх энэ хоёр салбарыг холбоно гэж огт төсөөлөөгүй. Нэг нь орчлон ертөнцийн хамгийн гүн нууцыг, нөгөө нь модны мөчир яагаад ингэж ургадгийг судалдаг. Гэтэл тэднийг удирддаг математик хууль нэг байсан нь гайхалтай нээлт боллоо” гэжээ.
Зарчим хэрхэн ажилладаг вэ?
Судлаачдын олж мэдсэнээр, байгалийн сүлжээнүүд нь орон зайг дүүргэхдээ “хоосон орон зай”-г хамгийн бага үлдээх зарчмыг баримталдаг. Өөрөөр хэлбэл, хамгийн бага материал, энерги зарцуулж, хамгийн их талбайг хамрахыг эрмэлздэг.
String Theory-ийн математик загварчлал нь яг энэ оновчлолын асуудлыг тооцоолоход төгс тохирчээ. Тус онолд ашиглагддаг голографийн зарчим (holographic principle) зэрэг ойлголтууд нь өндөр хэмжээст орон зайн мэдээллийг хэрхэн доод хэмжээст хязгаарт кодлохыг тайлбарладаг. Энэхүү математик аргачлалыг байгалийн сүлжээнд буулгахад, гол “иш”-нээс эхэлсэн салаа мөчрүүд нь хүрэх ёстой эцсийн цэг бүртээ хамгийн богино, үр ашигтай замаар хэрхэн хүрэхийг тодорхойлж чадсан байна.
Энэ нь яагаад хүний биеийн цусны судас, модны мөчир, голын ай сав зэрэг нь фрактал (fractal) буюу өөртэйгөө ижил төстэй хэсгүүдээс бүрдсэн мэт харагддагийг тайлбарлаж байгаа юм. Салаа бүр нь өмнөх том салааныхаа жижиг хувилбар бөгөөд энэ загвар нь хамгийн жижиг хэсэг хүртэл үргэлжилдэг.
Энэ нээлт ямар ач холбогдолтой вэ?
Энэхүү судалгаа нь зөвхөн байгалийн нэгэн сонирхолтой үзэгдлийг тайлбарлаад зогсохгүй бодит амьдралд өргөнөөр ашиглагдах боломжтой юм.
- Анагаах ухаан: Эрдэмтэд хүний эд, эрхтний судасны сүлжээг илүү нарийвчлалтай загварчилж, хиймэл эрхтэн бүтээх, эсвэл хорт хавдрын цусан хангамжийг таслах эмчилгээг боловсронгуй болгох боломжтой.
- Инженерчлэл: Хотын ус хангамж, цахилгаан түгээлтийн сүлжээг төлөвлөхдөө байгалийн энэхүү үр ашигтай зарчмыг ашиглан алдагдлыг бууруулж, үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжтой.
- Технологи: Нарны зайн хавтан дээрх цахилгаан дамжуулагч, эсвэл компьютерын чип доторх хэлхээг байгалийн сүлжээ шиг зохион байгуулснаар гүйцэтгэлийг нь сайжруулж болно.
Доктор Катз нэмж хэлэхдээ, “Энэ бол зүгээр нэг сонирхолтой онол биш юм. Хэрэв бид энэ зарчмыг бүрэн ойлговол байгалийн төгс загварыг хуулбарлан илүү ухаалаг, үр ашигтай системүүдийг бүтээх боломж нээгдэнэ” гэсэн юм.
Дүгнэлт
Байгаль дээрх салаалсан сүлжээнүүдийн нэгдмэл загвар нь санамсаргүй тохиолдол биш, харин физикийн гүнзгий хуулиудаар удирдуулсан оновчлолын үр дүн болохыг энэхүү судалгаа харууллаа. Онолын физикийн хамгийн хийсвэр ойлголт гэгддэг String Theory нь бидний нүдэнд ил харагдах байгалийн бүтцийг тайлбарлаж чадсан нь шинжлэх ухааны өөр өөр салбарууд хэрхэн гүнзгий холбоотой болохыг нотолж байна. Энэхүү нээлт нь байгалийн нууцыг тайлахаас гадна ирээдүйн технологи, инженерчлэлийн хөгжилд шинэ хаалгыг нээж өгч байна.