Debreceni Szemle, 2001 (9. évfolyam - Új folyam, 1-4. szám)
2001 / 1. szám - TANULMÁNYOK - Vicsek Tamás: Az élőlények kollektív viselkedésének fizikája
Vicsek Tamás Az élőlények kollektív viselkedésének fizikája 1. Bevezetés Az élőlények viselkedésének fizikai módszerekkel való kutatása tipikusan interdiszciplináris tevékenység. A természettudományok világában az elmúlt évtizedekben sok szó esett az interdiszciplinaritásról, de mintha a nagy áttörés az utóbbi pár évben történt volna meg ténylegesen. Ezen belül, a 90-es évek fizikájának egyik fő motívuma a legkülönbözőbb társtudományokkal való együttműködés kialakulása volt. Az új természettudományos kutatócentrumok szinte mindenütt zászlójukra tűzték a különböző (többnyire közelálló) területek közötti együttműködés elvét. A legnagyobb divatja talán a biológiai kutatások valamilyen társ-természettudománnyal való társításának van, és az USA-ban, Japánban vagy pl. Németországban óriási összegeket fektetnek biofizikai vagy biokémiai, valamint az ezekhez csatlakozó interdiszciplináris orvostudományi (biomedikai, orvosi-mérnöki „biomedical engineering”) intézmények felállításába. Az interdiszciplináris kutatások reneszánszának talán legfőbb oka, hogy a társadalom egyre fokozódó mértékben kéri számon a kutatókon tevékenységük társadalmi hasznosságát. Az igazán jelentős pályázati összegeket ma már elsősorban gyakorlati jelentőséggel bíró kutatásokra lehet elnyerni, és itt az interdiszciplinaritást a gyakorlati helyzetek (orvosi, környezeti stb.) összetettsége „kényszeríti” ki. Az élet egyik legjellemzőbb, legszembeszökőbb vonása a mozgás. Pontosabban, az életet a mozgás speciális formái jellemzik, hiszen az élettelen anyag is örök mozgásban van. A továbbiakban olyan interdiszciplináris kutatásokról lesz szó, amelyek a statisztikus fizika eredményeit, módszereit alkalmazzák az élőlények mozgásának és ehhez kapcsolódó szinkronizációjának leírására. Az élőlények mozgásának egyik leglátványosabb formája a sok hasonló organizmusból álló csapat kollektív rajzása. A bölénycsordák, a halrajok és más hasonló alakzatok együttes mozgását tanulmányozhatjuk a statisztikus fizika módszereivel, például számítógépes szimulációval. A statisztikus fizika módszerei a bonyolult rendszerek különböző megközelítéseit meglepően jól képesek reprodukálni. Az utóbbi két évtizedben talán a legsikeresebb megközelítésnek a számítógépes szimulációk bizonyultak. Az ilyen vizsgálatokban egy olyan egyszerű modellt konstruálnak, amelyről feltételezik, hogy a tanulmányozott rendszer leglényegesebb jellemzőit képes megragadni. Ekkor az algoritmust a számítógépen futtatva a paraméterek változtatása-