Группа исследователей из Университета Нагои (Япония) сделала неожиданное открытие, которое может изменить подход к передаче и усилению сигналов. Они обнаружили, что два крошечных вибрирующих элемента, каждый из которых по отдельности почти не двигается, могут при правильной настройке усиливать свою общую вибрацию в 100 миллионов раз. Это стало возможным благодаря особому способу соединения.
Обычно для получения заметного сигнала требуется собрать вместе множество слабых элементов. Однако мы показали, что даже две единицы могут создать мощную вибрацию, если соединить их с задержкой. Это меняет наше понимание: возможно, слабые сигналы в природе и технике можно усиливать не энергией, а структурой взаимодействия.
Ключ к этому эффекту — задержка. Один вибратор начинает движение, но его воздействие на другой происходит не сразу. Это позволяет возникнуть резонансу или конструктивной интерференции, которая усиливает сигнал с каждым повторением. Даже микроскопическая вибрация, если она происходит с нужным интервалом, может накапливаться — как маленькие волны в океане, становящиеся гигантскими при точном попадании в ритм.
Мы были поражены: простое «переподключение» с задержкой увеличило амплитуду в 10⁸ раз — и все это с двумя элементами.
По его словам, полученные колебания напоминают волновые пакеты — форму передачи данных, которая используется, например, в беспроводной связи. Вместо непрерывных волн информация передается порциями — пакетами, как и в описанном эксперименте.
Это открытие не только перспективно для технологий связи, но и может изменить подход к пониманию биологических систем, включая работу сердца и мозга. Традиционно считалось, что такие ритмы, как сердцебиение, требуют тысяч синхронно работающих клеток. Однако исследование предполагает, что даже две единицы могут генерировать устойчивый мощный сигнал, если правильно «подключены».
Считается, что, например, синусовый узел сердца состоит из десятков тысяч клеток, чтобы обеспечить стабильный ритм. Но мы показываем: это возможно и с двумя.
В перспективе это открытие может стать основой для создания энергоэффективных устройств: от медицинских имплантов до космических аппаратов, где критически важно передавать сигнал при минимальных затратах энергии.
Ранее мы рассказывали о нейропротезе сетчатки, который вернул зрение мышам.