Khám phá mới: Tinh trùng con người bơi lội thách thức định luật Newton

1.744

Các nhà khoa học đã quan sát một số vi sinh vật, bao gồm cả tinh trùng của con người, di chuyển theo cách mâu thuẫn với định luật III Newton.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu tại Đại học Kyoto (Nhật Bản) xác định được một đặc tính được gọi là độ đàn hồi kỳ lạ trên nhiều sinh vật, chúng bơi mà không mất năng lượng. Khám phá này có thể giúp ích trong việc thiết kế các robot siêu nhỏ trong tương lai.

Lĩnh vực vật lý cổ điển là trụ cột cho sự hiểu biết của chúng ta về thế giới, nó đều dựa trên những định luật cơ bản thể hiện hành vi của vật chất ở mọi quy mô, ngoại trừ quy mô hạ nguyên tử.

Tinh trùng con người bơi lội thách thức Định luật III Newton. (Ảnh minh họa: Futura Science).

Vào thế kỷ 17, Isaac Newton, đã nghiên cứu và ra tuyên bố một định luật được coi là không thể lay chuyển được trong lĩnh vực vật lý chính là Định luật III Newton.

Theo định luật này, đối với mỗi lực tác động luôn luôn có một phản lực có cùng độ lớn.

Một minh họa dễ hiểu hơn về định luật này, nếu một người tác dụng lực lên một bức tường thì bức tường đó sẽ tạo ra một áp suất tương đương ngược lại, khiến người đó không thể đi qua nó.

Tuy nhiên, các nhà vật lý đã quan sát thấy những hiện tượng dường như không tuân theo định luật trên. Trong bối cảnh này, hành động đẩy một vật thể nhiều khả năng không tạo ra phản ứng ngang bằng và ngược chiều.

Điều này có nghĩa là nó trái ngược với những gì chúng ta luôn được học, các nhà khoa học suy đoán, có thể có nhiều tình huống mà các lực không nhất thiết phải cân bằng lẫn nhau.

Tảo và tinh trùng con người

Sự chuyển động của tế bào, đặc biệt là ở quy mô vi mô (siêu nhỏ), là một hiện tượng phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cả sự tương tác giữa tế bào và môi trường chất lỏng của nó.

Nghiên cứu do nhà khoa học Kenta Ishimoto và nhóm của ông tại Đại học Kyoto, đã nêu bật những hành vi này ở hai loại sinh vật bao gồm tinh trùng người và tảo Chlamydomonas.

Chúng tuy rất khác nhau nhưng có chung một đặc điểm, sử dụng tiên mao (lông roi) để di chuyển.

Nhóm nghiên cứu đã xác định được một đặc điểm độc đáo của những tiên mao này chính là chúng sở hữu "độ đàn hồi kỳ lạ".

Không giống như độ đàn hồi thông thường, một vật thể trở lại hình dạng ban đầu sau khi bị biến dạng, độ đàn hồi kỳ lạ cho phép vật thể giữ lại một số biến dạng, điều này có lợi cho chuyển động trong chất lỏng.

Đặc tính đàn hồi kỳ lạ này rất cần thiết cho tế bào vì nó cho phép chúng di chuyển hiệu quả mà không lãng phí năng lượng. Nói cách khác, mặc dù chất lỏng xung quanh tạo ra lực cản, nhưng tính đàn hồi kỳ lạ của tiên mao cho phép tế bào tiếp tục di chuyển với mức tổn thất năng lượng tối thiểu.

Khám phá này giúp các nhà khoa học có thể xác định các đặc điểm, sự thích nghi, tiến hóa mang lại lợi thế cho các vi sinh vật này trong môi trường của chúng, bất chấp định luật Newton.

Một công cụ như vậy sẽ là vô giá đối với các nhà nghiên cứu, nó tạo điều kiện thuận lợi cho những nghiên cứu, hợp tác và mở đường cho nhiều khám phá mới trong lĩnh vực vật lý sinh học. Các tác giả tin rằng, những tiến bộ này sẽ ảnh hưởng đến việc thiết kế robot bơi cực nhỏ.

Cập nhật: 31/10/2023 Dân Trí