具有延迟吸引力的微游动体自发涡旋形成

无生命粒子的集体态通过物理相互作用和热运动自组装。尽管存在一些现象学上的相似性（包括临界性特征），但将运动个体结合成鸟群、兽群或虫群的自主动力学允许丰富得多的行为。低维模型暗示了感知信息、决策和反馈在这方面起关键作用，意味着相应的相互作用不可避免地具有延迟性。在此，我们展示关于球形布朗微游动体朝向空间固定目标延迟自推进的实验。我们观察到向瞬态手性动力学态的自发对称性破缺以及伴随的临界行为，这不依赖于多粒子合作。通过与单个游动体的随机延迟微分方程运动比较，我们 pinpoint 了游动体与其自身过去的延迟诱导有效同步作为关键机制。增加数量的游动体通过空间位阻和流体动力学相互作用同步并稳定地自组织成具有顺行和逆行轨道运动的层。我们的结果展示了即便最简单的延迟非互易相互作用也能在相对小的群体中催生涌现的复杂自适应行为。