代達羅斯本可以從英國和瑞士的物理學家團隊那裏學到一些東西。 他們從分形幾何和國際象棋的策略遊戲中汲取原理,創造出了他們所說的有史以來最難的迷宮。 在英國布裏斯托爾大學物理學家菲利克斯·弗利克的帶領下,這個研究小組在阿曼-比克爾平紋圖案中產生了被稱為漢密爾頓循環的路線,產生了複雜的分形迷宮,他們說,這些分形迷宮描述了一種被稱為准晶體的奇特物質形式。 它的靈感來自於一個騎士在棋盤上的移動。 “當我們觀察我們構建的線條的形狀時,我們注意到它們形成了令人難以置信的複雜迷宮。 隨後迷宮的大小呈指數級增長,而且數量無限,”弗萊克解釋說。 “在騎士之旅中,棋子(向前跳兩個方格,向右跳一個方格)在返回起始方格之前只訪問棋盤的每個方格一次。 這是‘漢密爾頓循環’的一個例子,即通過地圖的循環只訪問所有停止點一次。 ” 准晶體是一種在自然界中極其罕見的物質形式。 它們是固體中有序和無序晶體的奇怪混合體。 在有序的晶體中 —— 如鹽、鑽石或石英 —— 原子以非常整齊的模式排列,在三維空間中重複。 你可以把這個晶格的一部分疊加到另一部分上,它們就會完美地匹配起來。 無序的或無定形的固體是指其中的原子都是亂糟糟的。 其中包括玻璃和一些通常在地球上找不到的冰。 准晶體是一種原子形成圖案但圖案不能完美重複的材料。 它可能看起來非常自相似,但模式的重疊部分將不匹配。 這些看起來相似但不相同的圖案,非常類似於稱為非周期平鋪的數學概念,它涉及不完全重複的形狀圖案。 著名的彭羅斯拼圖就是其中之一。 Ammann-Beenker拼圖是另一個例子。 弗萊克和他的同事,英國卡迪夫大學的物理學家Shobhna Singh和瑞士日內瓦大學的Jerome Lloyd,利用一組二維Ammann-Beenker拼圖,生成了他們認為描述准晶體原子模式的漢密爾頓循環。 他們生成的周期只訪問准晶體中的每個原子一次,將所有原子連接在一條直線上,這條直線永遠不會交叉,而是從頭到尾乾淨利落地持續下去。 這可以無限縮放,生成一種稱為分形的數學模式,其中最小的部分與最大的部分相似。 這條線自然產生了一個迷宮,有起點和出口。 但這項研究的意義遠不止讓用餐時坐立不安的孩子開心。 首先,找到漢密爾頓循環是非常困難的。 一個能夠識別漢密爾頓量的解決方案有可能解決許多其他棘手的數學問題,從複雜的尋路系統到蛋白質折疊。 有趣的是,這也暗示了通過吸附來捕獲碳,這是一種工業過程,通過將液體中的分子粘在晶體上來吸收它們。 如果我們能在這個過程中使用准晶體,那麼柔性分子就可以沿著漢密爾頓循環更緊密地包裹自己。 Singh說:“我們的工作還表明,准晶體在某些吸附應用方面可能比晶體更好。 ” “例如,彎曲分子將找到更多的方法降落在准晶體的不規則排列的原子上。 准晶體也很脆,這意味著它們很容易碎成微小的顆粒。 這使它們的吸附表面積最大化。 ” 如果你碰巧有個牛頭怪需要藏起來,現在,我們知道有人能幫上忙。 這項研究發表在《物理評論X》上。 《物理學家創造了世界上最困難的迷宮_晶體_漢密爾頓_循環》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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物理學家創造了世界上最困難的迷宮_晶體_漢密爾頓_循環
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