Гидродинамические истоки симметричных стратегий плавания

arXiv:2603.08444v2 Тип объявления: замена-кросс Аннотация: Эффективное передвижение важно для эволюции сложных форм жизни, однако физические принципы, определяющие конкретные плавательные движения, часто остаются тесно связанными с биологическими ограничениями. В вязких жидкостях теорема о гребешке ограничивает временную организацию движений, но аналогичный принцип для их пространственной структуры неизвестен, что оставляет распространенность симметричных походок у различных организмов без физического объяснения. Здесь мы показываем, что пространственная симметрия действует как возникающий организующий принцип эффективности в вязких жидкостях. Анализируя деформируемых пловцов, чьи движения не ограничены каким-либо конкретным классом симметрии, мы выявляем гидродинамическую двойственность: симметричные и антисимметричные движения динамически эквивалентны, обеспечивая одинаковые скорости и эффективность, которые, как мы доказываем, являются оптимальными среди всех движений. Мы подтверждаем это с помощью численного моделирования течения Стокса, демонстрируя, что эти правила симметрии сохраняются даже в трехмерных плоскостях тела. Наши результаты показывают, что распространенность симметричных и чередующихся походок в природе отражает не просто ограничение развития, а физический принцип оптимальности передвижения в вязкой среде, дополняющий ограничения развития и нейронные ограничения.

Источник: arxiv.org