Скорошно проучване от университета в Киото посочи сложното движение на човешка сперма и други микроскопични плувци като едноклетъчни водорасли, разкривайки начин на движение, който изглежда опровергава третия закон за движението на Нютон. Такъв необичаен поглед върху фундаментален закон на нашия свят може да революционизира много от това, което науката знае, и да отвори нови области за изследване на учените.

Воден от Кента Ишимото, учен математик, екипът изследва как тези биологични плувци успяват да се движат ефективно през плътни течности, които традиционно биха се съпротивлявали на движението им според класическата физика. Третият закон на Нютон, който гласи, че всяко действие има еднаква и противоположна реакция, определя баланса, очакван при повечето физически взаимодействия. Въпреки това, сперматозоидите и подобни малки плувци изглежда заобикалят този закон, когато се движат през лепкави, силно вискозни течности, пише ScienceAlert.

Сперматозоидите и водораслите имат подобни на камшик придатъци, наречени флагели, които ги тласкат напред. Тези флагели се деформират по вълнообразен начин, създавайки енергия, която взаимодейства асиметрично с течността, позволявайки движение напред без равностойна реакция в обратната посока. Това явление, известно като „нереципрочно взаимодействие“, се среща и в други природни образувания, като ята от птици или частици, суспендирани във течност, където традиционната физическа симетрия е нарушена.

Изследователите откриха, че уникалната гъвкавост на флагелите играе критична роля в това нереципрочно движение. Опашките на спермата и камшичетата на водораслите имат специално свойство - „странна еластичност“, която им позволява да се огъват и извиват, без да губят енергия в околната течност. При условия на висок вискозитет тази странна еластичност позволява движения, които обикновено са невъзможни според стандартните физични закони. За да определят количествено този ефект, изследователите въведоха нов термин в своите модели, „странен модул на еластичност“, който описва вътрешната механика, която позволява ефективно асиметрично движение, според проучване, публикувано в списанието PRX Life .

Способността на биологичните плувци да се движат ефективно в гъсти течности може да вдъхнови учените да създадат микророботи, които имитират тези природни системи. Такива роботи може един ден да могат да навигират в сложната среда на човешкото тяло, което би могло да помогне в области на медицината като целево доставяне на лекарства или неинвазивна диагностика, казват авторите.