池上实验室发布了一个我很久以来见过的最精彩的“物理现象”视频:[embed]http://youtu.be/JWToUATLGzs[/embed] 概念很简单——桌子上放着 32 个节拍器,所有节拍器的节奏都相同,但启动时间略有不同。但这里有趣的地方在于——尽管它们开始时“不同步”,但在大约 2 分钟后,它们全部同步了,达到了相同的相位!(嗯,几乎全部——右边有一个“叛徒”多花了一分钟才加入进来)。那么到底发生了什么呢?关键在于,节拍器并不是放在坚固的桌子上,而是放在悬挂在绳子上的一个略有弹性的平台上。因此,当节拍器的摆锤改变方向时,它会给平台施加一个小的力,从而引起平台的小幅度运动。然后,运动的平台会给节拍器一些小的推动。这些力会倾向于推动其他节拍器加速或减速,以匹配原始节拍器的时序,从而使节拍器“同步”。现在,真正有趣的部分(至少对我来说)是观察实际情况是如何发生的。如果你仔细看视频,你会发现同步并不是一下子发生的,也不是随机发生的。相反,同步倾向于首先成对发生,相邻的节拍器会锁定在相同的相位。这种行为很有道理,因为节拍器受到的最大力最初来自其最近的邻居,直到足够多的节拍器同步,平台开始出现大规模的协调摆动(大约一分钟后开始发生,在下一分钟内变得越来越强)。成对的节拍器也更有可能沿着行(并排)排列,这反映了节拍器导致平台移动的方向。你还可以注意到的其他现象是,相邻的成对节拍器经常会花费相当长的时间“相差 180 度”(也就是说,与相邻的成对节拍器表现出完全相反的行为——一个“滴答”时,另一个“哒”)。如果你观察其中一组,在快乐地运行了一段时间后,平衡会发生转移,成对的节拍器开始改变它们的节奏。相对相位会发生变化,并逐渐将相差 180 度的成对节拍器拉回与其余节拍器保持一致,然后再恢复到节拍器的自然频率。这种行为在“右边的叛徒”身上最为清晰,它处于一个准稳定的平衡状态,并花费额外的一分钟发出一种切分节奏。所以,在一个极其简单的设置中,有很多有趣的东西可以看!
(编者注:在评论中,Andy Rundquist 链接了他一篇分析早期节拍器视频的帖子,附带了额外的 Mathematica 代码,以及一篇关于模拟该系统的更早出版物的链接。)
(编者注:然后,Paul Gribble(在评论中)刚刚将相关的 Python 代码提交到了 Github。你们真是疯了。我喜欢你们这种疯子,但你们就是疯了。)













