A gyertyalángok meghitt hangulata sokunkat elvarázsol. Habár sokan észlelték már a gyertyalángok pislákolását, kevesen tudják, hogy ez a metronómok ütéseihez hasonló, majdnem tökéletesen periodikus folyamat. Gyorskamerával meggyőződhetünk arról, hogy a   gyertyaláng méretének gyors (másodpercenként körülbelül tízszeri) ingadozása kelti számunkra ezt a pislákolási benyomást. Azt is tapasztalhatjuk, hogy a vékony gyertyák fénye stabil, nem pislákol, de ha gyertyákat összekötve gyertyacsomagot készítünk, a kötegek közös lángja akár szabad szemmel is érzékelhető oszcillációt mutat. Még érdekesebbek talán a kollektív viselkedésformák, amelyeket akkor tapasztalunk, ha az oszcilláló gyertyalángokat egymás közelébe helyezzük. 

Kis távolságokra helyezve egymástól az égő köteteket a lángok oszcillációja szinkronizálódik (együtt lobban fel). Ez a jelenség kísértetiesen emlékeztethet minket azon meglepő spontán szinkronizációs jelenségekre, amelyeket metronómok esetén már régóta ismernek a fizikusok, és amelyeknek biológiai és szociális példáit megtaláljuk a hétköznapjainkban is: vastaps, neuronok szinkronizált tüzelése, szentjánosbogarak szinkronizált villanásai, stb...   A gyertyakötegek lángjait nagyobb távolságra helyezve egymástól egy még érdekesebb kollektív viselkedésformát tapasztalunk, ahol a gyertyalángok ellenfázisban szinkronizálódnak: amikor az egyik köteg lángja maximális a másiké minimális nagyságú lesz. Ehhez hasonló, ellenfázisban történő szinkronizációt fedezett fel Christian Huygens már a XVII. században ingaórákkal kísérletezgetve. Helyesen megsejtette, hogy az ingaórák egymáshoz viszonyított "furcsa anti-szimpátiája" (ahogy akkortájt Ő nevezte) a köztük levő gyenge kölcsönhatásoknak tulajdonítható. Ha az égő gyertyakötegeket még nagyobb távolságra helyezzük egymástól, a lángok egymástól függetlenül, nem szinkronizáltan fognak oszcillálni.

A BBTE Fizika és Kémia Karának magyar kutatói ezen érdekes jelenségek kísérleti tanulmányozásával és elméleti leírásával kapcsolatosan közöltek egy érdekes tanulmányt a Nature folyóiratcsaládhoz tartozó Scientific Reports folyóiratban:

(https://www.nature.com/articles/s41598-020-78229-x)

Említésre méltó, hogy a tanulmány első szerzője, Gergely Attila, szamítógépes-fizika szakos mesteris diák, aki a kísérletek nagyrészét önállóan tervezte és végezte el. Tanulmányukban a szerzők megmutatták, hogy a gyertyakötegek lángjainak pislákolási frekvenciája kontrolálható a gyertyaköteg nagyságának és/vagy az égéstérben levő oxigénkoncentrációnak a változtatásával. A kollektív viselkedés tanulmányozása során vizsgálták a szinkronizáció fokának a mértékét a gyertyák közti távolság, illetve a gyertyacsomagok nagyságának a függvényében.

A szerzők egy egyszerű dinamikai modellt is javasolnak, amelynek segítségével jól megérthetők a kísérleti eredmények. A modell kapcsolt dinamikus egyenleteket tekint a lángokban levő hőmérséklet és oxigénkoncentráció időbeli változására. Modellük alapján a megfigyelt kollektív viselkedésformák a két köteg közti levegőáramlatoknak tulajdoníthatóak.  A kötegek lángjainak a változása megváltoztatja a közelben levő lángokban az oxigén koncentrációt, ezáltal kapcsolva a lángok oszcillációját. A szerzők által készített rövid video-absztraktban további érdekes részleteket tudhatunk meg:  https://youtu.be/0u_WprnAk9o