蚂蚁交通堵塞中的玻璃过渡

受鸟群流动运动的启发，美国的研究人员使用了用软物质物理学的技术来研究火蚁的移动方式．

集体运动在自然界中无处不在。尤其是火蚁，由于它们移动的觅食隧道所施加的限制，它们提供了一个有趣的研究案例。火蚁和其他群居昆虫运动的一个关键因素是，它们需要停下来并相互交流，这导致了它们行进的50米长的地下高速公路沿线的交通堵塞。

是这些堵塞导致的尼克Gravish和佐治亚理工学院的同事们绘制了蚂蚁交通和密集硬球系统的玻璃动力学之间的联系。蚂蚁之间的社会互动意味着格雷夫什，现在在哈佛大学，能够将蚂蚁视为“具有短期互动的硬粒子，很像颗粒材料的硬粒子”。“与之前对地面交通的研究不同，格雷夫什考虑了隧道的几何形状如何限制蚂蚁在拥挤环境中的移动能力。”他指出，“当你真的很拥挤时，你不一定能控制这个系统，而这个系统的行为就像任何其他惰性软物质系统一样。”

利用软物质的工具和语言，格雷夫什发现火蚁的动态反映了易碎玻璃的动态。这意味着蚂蚁可以相对自由地移动，直到达到一定的种群密度阈值。因此，为了保持不堵塞，蚂蚁只是调节他们的运动保持在这个阈值以下。格雷夫什认为，这一发现可能会导致一种新形式的活性物质，被称为smarticle，它可以对环境做出反应，避免干扰现象。

Debashish Chowdhury他是坎普尔印度理工学院的统计和生物物理学家，他解释说，群居昆虫的集体行为一直很吸引人，甚至为动画电影提供了情节[而且虫子的生活e.他称赞这项工作“用一些量来描述蚂蚁交通拥堵和堵塞的特征，这些量是研究玻璃转变本质的众所周知的有力工具。”的物理学家彼得·绍尔对来自荷兰阿姆斯特丹大学的他认为这项工作是“一项重要而鼓舞人心的贡献，揭示了集体运动的迷人的潜在机制和可能的一般物理原理”。

这些技术不仅可以用于了解火蚁，而且可以扩展到其他人口密集的生物系统，从细胞尺度到拥挤走廊中的行人交通，都是可能的。此外，格雷夫什推测，我们可以利用这些信息“开发更好的搜索和救援机器人”，并了解机器人系统如何集体行动。