Για περισσότερα από τρεις αιώνες, ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα αποτελεί έναν από τους θεμελιώδεις πυλώνες της φυσικής, αναφέροντας τα εξής: για κάθε δράση υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση.
Ωστόσο, ορισμένα φαινόμενα στη φύση φαίνεται να μην «υπακούουν» απαραίτητα σε αυτόν τον κανόνα, όπως προέκυψε από νέα έρευνα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα ανάλογης περίπτωσης συνιστούν τα σμήνη των πτηνών.
Παρότι τα πτηνά μπορούν να αντιληφθούν μεγάλο μέρος του περιβάλλοντός τους, όταν πετούν σε σμήνος δίνουν προσοχή κυρίως στα πουλιά που βρίσκονται δίπλα τους ή μπροστά τους. Δεν προσαρμόζουν την πορεία τους με βάση τα πουλιά που πετούν πίσω τους. Αυτή η συμπεριφορά μοιάζει να έρχεται σε αντίθεση με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, σύμφωνα με τον οποίο κάθε δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα προκαλεί μια αντίστοιχη και αντίθετη αντίδραση.
Physicists have solved a long-standing problem involving systems that appear to violate Newton’s third law, such as bird flocks and bacterial swarms. By adding carefully designed “imaginary partners” to their models, they can now simulate these complex syshttps://t.co/2QZqwjjDX7
— Michael W. Deem (@Michael_W_Deem) June 16, 2026
Η εφαρμογή του τρίτου νόμου του Νεύτωνα στην ανθρώπινη καθημερινότητα
Η αρχή αυτή είναι εύκολο να παρατηρηθεί στην καθημερινότητα. Όταν τρέχουμε, τα πόδια μας ασκούν δύναμη στο έδαφος και το έδαφος ασκεί ίση δύναμη προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η ίδια λογική εξηγεί την κίνηση των αυτοκινήτων, των κωπηλατών ή ακόμη και ενός μπαλονιού που εκτοξεύεται όταν διαφεύγει ο αέρας από το στόμιό του.
«Όσα συνήθως διδάσκουμε στους φοιτητές μας στη θεωρητική μηχανική βασίζονται τελικά στην αρχή δράσης και αντίδρασης», εξηγεί ο φυσικός Μαρίν Μπούκοφ από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης.
Τα σμήνη πουλιών, όμως, δεν αποτελούν τη μοναδική εξαίρεση. Παρόμοια συμπεριφορά εμφανίζουν τα σμήνη βακτηρίων, τα πλήθη ανθρώπων και ακόμη και ομάδες κυττάρων μέσα σε ζωντανούς ιστούς. Σε αυτά τα συστήματα, κάθε στοιχείο αντιδρά μόνο σε ένα μέρος του περιβάλλοντός του και όχι σε όλα όσα συμβαίνουν γύρω του. Ως αποτέλεσμα, η αλληλεπίδραση λειτουργεί προς μία κατεύθυνση και η ισορροπία δράσης και αντίδρασης χάνεται.
Physicists crack the puzzle of bird flocks with Newton-inspired twist https://t.co/8UP2Wd0npu
— Verba (@verba_art) June 15, 2026
Τι προέκυψε από έρευνα επιστημόνων στη Δρέσδη
Οι φυσικοί χαρακτηρίζουν αυτές τις σχέσεις ως «μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις». Οι παραδοσιακές θεωρίες έχουν αναπτυχθεί για αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις, όπου οι δυνάμεις είναι ισοδύναμες και αντίθετες. Για τον λόγο αυτό, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν επί χρόνια να προσομοιώσουν με ακρίβεια τέτοια συστήματα.
Ερευνητές από τη Δρέσδη, σε συνεργασία με τον φυσικό Ρόντεριχ Μέσνερ του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ, υποστηρίζουν ότι βρήκαν λύση σε αυτό το πρόβλημα.
Η ομάδα ανέπτυξε μια νέα θεωρία, που επιτρέπει την ακριβή περιγραφή και προσομοίωση μη αμοιβαίων συστημάτων, αξιοποιώντας πολλά από τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται ήδη στη συμβατική φυσική.
Το μυστικό βρίσκεται στην εισαγωγή πρόσθετων μαθηματικών μεταβλητών. Οι φυσικοί συνήθως περιγράφουν ένα σύστημα μέσω μεγεθών που αντιστοιχούν σε πραγματικές ιδιότητες, όπως η θέση και η ταχύτητα ενός πουλιού ή η θέση ενός αυτοκινήτου στην κυκλοφορία.
Η νέα θεωρία προσθέτει σε κάθε στοιχείο του συστήματος έναν «φανταστικό σύντροφο» που δεν υπάρχει στη φύση.
«Το τέχνασμα της νέας θεωρίας είναι ότι κατασκευάζει έναν σύντροφο για κάθε στοιχείο του συστήματος, έναν εικονικό σύντροφο που δεν υπάρχει στην πραγματικότητα. Οι αρχικές μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις αντικαθίστανται από αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις με αυτούς τους βοηθητικούς βαθμούς ελευθερίας», εξηγεί ο βιοφυσικός Ρικάρντ Αλέρτ.
Ενδεικτικά στην περίπτωση των πτηνών, το μοντέλο λειτουργεί σαν να τοποθετείται τεχνητά ένα φανταστικό πουλί μπροστά από κάθε πραγματικό πουλί, στραμμένο προς την ακριβώς αντίθετη κατεύθυνση.
Τα φανταστικά αυτά πουλιά δεν αντιστοιχούν σε πραγματικά ζώα. Αποτελούν μαθηματικά εργαλεία που επιτρέπουν στους επιστήμονες να μετατρέψουν τις μονόδρομες αλληλεπιδράσεις σε μια μορφή, που μπορεί να αναλυθεί με τις υπάρχουσες μεθόδους της φυσικής.
Οι ερευνητές τονίζουν ότι η χρήση τέτοιων βοηθητικών μεταβλητών δεν συνιστά κάτι καινούργιο στην επιστήμη της φυσικής. Αυτό που είναι καινούργιο είναι η εφαρμογή τους σε συστήματα με μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις.
Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει όχι μόνο πιο ακριβείς προσομοιώσεις πολύπλοκων συστημάτων, αλλά και βαθύτερη κατανόηση των φυσικών μηχανισμών που τα διέπουν. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, μια τέτοια κατανόηση μπορεί να οδηγήσει σε νέες ανακαλύψεις στο μέλλον.
«Μελετούμε κβαντική ύλη, όπου τα σωματίδια αλληλεπιδρούν με τρόπους που οδηγούν σε φαινόμενα όπως ο μαγνητισμός ή η μεταφορά ρεύματος χωρίς απώλειες. Το συναρπαστικό ερώτημα είναι αν αυτές οι εξαιρέσεις στον νόμο του Νεύτωνα μπορούν να οδηγήσουν σε εντελώς νέες μορφές συλλογικής κβαντικής συμπεριφοράς», σημειώνει ο Μέσνερ.
Με πληροφορίες από Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης
