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奇异弹性让微生物不遵守牛顿第三定律

科学探索万象经验2023-10-26

今天,我们要谈论的是发表在《物理评论X生命》杂志上的一篇论文,它的题目是《奇异弹性流动力学:粘性流体中的非互易活性材料》。

我们知道,弹性材料是指那些能够在外力作用下发生形变,并在外力消失后恢复原状的材料。例如,橡皮筋、弹簧、海绵等等。弹性材料的形变可以用一个位移场来描述,它表示了材料中各个点相对于其平衡位置的位移。弹性材料的应力则表示了材料中各个点受到的力密度,它与位移场之间有一个线性关系,可以用一个弹性矩阵来表示。这个矩阵是对称的,也就是说,它满足牛顿第三定律,即作用力和反作用力相等或者相反。

然而,并不是所有的材料都遵循牛顿第三定律。有些材料会产生非互易的相互作用,也就是说,它们对彼此施加的力并不相等或者相反。这种非互易性可以用一种叫做奇异弹性的概念来描述。奇异弹性是指一种对称性破缺的弹性模型,它可以用一个反对称的弹性矩阵来表示。

奇异弹性最早是由Landau和Lifshitz在1941年提出的,他们用它来解释一种叫做屈光效应的现象,即某些材料在电场或者磁场作用下会发生旋转。后来,奇异弹性又被用来描述一些拓扑物质,例如拓扑绝缘体、拓扑超导体、拓扑液晶等等。