Seltsamerweise synchron: Wissenschaftler, die 350 Jahre alte Pendel Uhr Rätsel zu lösen

Das 350 Jahre alte Geheimnis warum Pendeluhren, die an der gleichen Wand beeinflussen sich gegenseitig und im Laufe der Zeit synchronisieren können noch mehr Geheimnisse als bisher angenommen halten kann, sagen Forscher.

Dieses Rätsel zu lösen könnte Aufschluss über rätselhafte Aspekte einer Vielzahl von synchronisierten Verhaltensweisen, z. B. wie Gehirnzellen zusammen, arbeiten die Wissenschaftler hinzugefügt.

Im Jahre 1665, der Erfinder der Pendeluhr, holländischer Physiker Christiaan Huygens, lag im Bett Kranken, zwei seiner Uhren zu beobachten, wenn er etwas merkwürdiges aufgefallen: egal, wie das Pendel auf diese Uhren begann, landeten sie in genau die entgegengesetzte Richtung von einander in etwa eine halbe Stunde schwingen. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Jahrhundertelang war die Ursache für diesen Effekt nicht bekannt. Lösung des Rätsels helfen könnte Aufschluss über das mysteriöse Phänomen der Synchronisation, sagen Wissenschaftler.

"Die Synchronisation Phänomen ist eines der am weitesten verbreiteten Laufwerke in der Natur", sagte Studienautor Blei Jonatan Peña Ramirez, ein Dynamiker am Zentrum für wissenschaftliche Forschung und höhere Ausbildung in Ensenada, Mexiko. "Betrachten Sie beispielsweise ein paar tanzen zum Rhythmus der Musik oder Geiger im Orchester spielen in Unisono oder eine Schule der Fische schwimmen anmutig."

In einer separaten Studie im letzten Jahr in der Zeitschrift wissenschaftliche Berichte veröffentlicht, Wissenschaftler vorgeschlagen, dass die Erklärung für dieses Phänomen Schallimpulse Reisen um Uhr beteiligt – zum Beispiel durch die Wand, auf denen die Maschinen hängen. Jedoch empfehlen Peña und seine Kollegen nun Huygens ursprünglichen Erklärung für dieses Geheimnis der richtige sein könnte.

Die Forscher experimentierten mit zwei komplexe Pendeluhren als monumentale Uhren bekannt." Nach bestem Wissen und Gewissen, dies ist das erste Mal, die Huygens' Experiment reproduziert ist mit echten monumentale Pendeluhren"Peña erzählte Leben Wissenschaft. "Frühere Studien haben verkleinerte Versionen der Pendeluhren oder kommerzielle und generische Uhren verwendet."

Die Wissenschaftler beider Uhren auf den gleichen Holztisch gelegt. Wie erwartet, synchronisiert die Bewegung der Uhr Pendel im Laufe der Zeit.

Im Gegensatz zu den Uhren Huygens' Experiment, die Uhren jedoch nicht in entgegengesetzte Richtungen schwingen. Stattdessen zogen sie unerwartet genau in die gleiche Richtung. Außerdem, während die Uhren synchron waren, wurden sie langsamer und ungenauer im Laufe der Zeit, sagte der Wissenschaftler.

Um diese Ergebnisse zu erklären, entwickelten die Forscher ein mathematisches Modell der Uhren, unter Berücksichtigung der flexible Art der Holzstütze, die beide Maschinen auf ruhte. Das Modell vorgeschlagen, dass die Uhren die Holzplatte vibrieren machen könnte.

Die Forscher fanden heraus, dass die Unterstützung verbinden die Uhren (in diesem Fall, den Holztisch) als eine Art von Kommunikationskanal zwischen den Uhren, die sie verwenden dienen könnte, um Energie austauschen. Die Steifigkeit, Dicke und Masse von dieser Unterstützung können den Weg in das die Uhren synchronisieren und wie ungenau werden die Forscher sagten, beeinflussen. [5 der genauesten Uhren aller Zeiten]

Vor langer Zeit, sagte Huygens vorgeschlagen, dass die synchrone Verhalten der Uhren, die er beobachtet durch "die nicht wahrnehmbaren Schwingungen des Balkens, an dem sie hängen" verursacht werden könnte, Peña. Huygens war"so genial, dass er die richtige Erklärung für seine Entdeckung gab, ohne eine einzelne Gleichung."

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass noch viel Unbekanntes über wie gekoppelte Pendel Uhren Verhalten, sagte Peña. "Gibt Geheimnisse offenbart werden, und daher weitere Studien dieses Systems sind notwendig, um mehr Details über das komplexe und dennoch faszinierend Synchronisation Phänomen, enthüllen" Peña sagte.

Ein besseres Verständnis der Synchronisation könnte technologischen und biologische Auswirkungen haben. Betrachten Sie beispielsweise zwei Rotoren montiert auf eine elastische Lagerung. "Ein bekanntes Beispiel für diese Art von Geräten ist eine Waschmaschine", sagte Peña. Unter bestimmten Voraussetzungen die Rotoren können synchronisieren, um in die gleiche Richtung drehen, oder in entgegengesetzte Richtungen, sagte er.

Die Synchronisation dieser Rotoren gegenläufig sagte höchst wünschenswert, weil dies wird verringern oder sogar beseitigen die Vibrationen der Waschmaschine, während die Rotoren in Betrieb sind, Peña. Erklärte er jedoch Synchronisation dieser Rotoren in die gleiche Richtung überhaupt nicht erwünscht ist, da starke Vibrationen mit schädlichen und unerwünschten Effekten führen können.

"Etwas ähnliches geschieht in lebenden Organismen," sagte Peña. "Zum Beispiel im menschlichen Körper gibt es mehrere biologische Rhythmen – Atmung, Herzschlag und Blut Perfusion, um nur einige davon zu nennen. Es wurde festgestellt, dass wenn einige dieser Rhythmen miteinander synchronisieren, der Energieverbrauch minimal ist; Daher ist in diesem Fall der Beginn der Synchronisation vorteilhaft. Auf der anderen Seite kann die Synchronisation auch gefährlich oder schädlich sein; Es ist weithin anerkannt, dass der Prozess der Beschlagnahme Generation eng mit abnormen Synchronisation von Nervenzellen ist."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-29 März in der Zeitschrift wissenschaftliche Berichte. Die Uhren in den Experimenten verwendet werden jetzt in einem Museum neben monumentalen Uhren Fabrik Relojes Centenario in Zacatlán, Mexiko, wo die Uhren hergestellt wurden.

Folgen Sie uns @livescience , Facebook & Google + .