Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
чительпо менее лимон аналогию с двумерными роторами (короткий участок прямой оси). Более того, с изгибом оси может быть связана определенная химическая энергия, и об устойчивости больше нельзя судить по аналогии с квазидвумерным случаем. Если такие компактные организующие центры окажутся неустойчивыми, то, вероятно, их периоды изменятся. Это может также зависеть от суммарной скрученности. Могут ли из этих структур возникать наблюдаемые кольцевые картины (как, например, па рнс. 12.1 и 12.3)?
12.5. Выводы
Колебательные реакции могут иметь (но могут и не иметь) второе независимое свойство: возбудимость. Многие нз инх имеют это свойство її сохраняют его, даже когда находятся в неколебательном режиме. Когда эти реакции идут в хорошо перемешиваемом реакторе, они ведут себя просто (гл. 2). Но если такую реакцию оставить в пеперемешиваемом трехмерном объеме, она оказывается способной к сложной н разнообразной организации, одной из форм которой является однородное состояние покоя, наблюдаемое в невозмущенном проточном реакторе. При других способах организации система периодически проходит через различные стадии химической реакции, хотя изолированная капля плн хорошо перемешиваемый объем прн тех же условиях не осциллируют. При таких видах организации система оказывается пространственно организованной вокруг нпте-подобиых замкнутых в кольцо локусов, вдоль которых реакция не является периодической. Тем не менее эти нити оказываются источниками периодических воли, которые организуют весь объем. Существует много качественно различных структур, различающихся по числу, заузленности н способам сцепления указанных динамически сингулярных колец. Такая система сцепленных колец называется организующим центром. На практике простейшие организующие центры, как правило, малы. Самые малые нз них можно ошибочно принять за «гетерогенные частицы», которые, как обычно полагают, создают «центр нейсмей-кера» концентрических кольцевых и сферических воли.
Независимо от того, насколько распространена такая ошибка, существует много других механизмов, способных привести к образованию пейсмейкеров. Конечно, простейший нз инх —это химическая реакция па поверхности пылинки. Могут существовать также физические механизмы, связанные с различными видами «отражений», которые возможны в возбудимых реак-цнопно-днффузионных системах.
В этой модной области исследований теория настолько обогнала эксперимент, что это уже представляется неоправданным и даже приводит в замешательство. Здесь предлагается ряд
„сложных экспериментов для определения природы центра ейсмейкера и реальности организующих центров. Усилия „0 ппзр.шенпю таких вопросов в отношении химических реакций 'I,,.,, бы чрчпестн выгоду биологии и медицине, так как сердеч-нчя' мышца также является «возбудимой средой» и подвержена п что тоги чес кп м видам периодической активности. Их можно оьпо бы щентпфпцировать, если бы физиологи знали, какую пространственную структуру им следует искать.
12.6. Приложение: предлагаемые методы создания сингулярностей в системе с малоновой кислотой
12.6.1. Применение к двумерным средам
12.6.1.1. Создание градиентов на дуге волнового фронта. Временно наложим барьер, блокирующий распространение вдоль некоторой дуги. В случае системы с малоиовой кислотой барьер должен быть непроницаемым (например, разделим среду стеклянной пластинкой). В электрофизпологпческом эксперименте барьером может служить анестезирующий пли холодный компресс либо металлическая проводящая стенка, которая коротко замыкает электрическую цепь (см., например, [646, 647] ). В любом случае, когда концы оставшейся дуги разойдутся достаточно далеко друг от друга, его следует удалить. Концы волнового фронта теперь граничат с покоящейся средой. Альтернативный способ: участок среды, содержащий волну, может быть пересажен в покоящуюся область среды *. В любом случае там, где волна приходит в контакт со спокойной средой, должен быть крутой градиент концентраций, согласующий области покоя и движения. Вблизи каждого нз концов полное дополнение фазового контура переходит в однородное покоящееся окружение через фазовую сингулярность.
Другой способ создания градиентов состоит в облучении части волнового фронта, распространяющегося в малоповокислом реагенте, пропитывающем GS-нитроцеллюлозный фильтр фирмы Millipore, пучком света от ультрафиолетового источника 2540 А (ртутная лампа, закрытая тепловым фильтром) (В BD-полнви-нилхлоридпом фильтре Millipore эффект является ппгибирую-щим, а не возбуждающим. При использовавшихся !інтенсивностях облучение не оказывает заметного влияния па жидкофаз-ную систему.) Величиной и формой градиента можно управлять, что дает возможность поместить две новые сингулярности лоста-
^^у^11Гщ. Лруга' так чтобы 0,ш "е смо™" Рскомби"
П^ДЯЕВт r^osnf*"0 "а3"ать «~1*саДкой., казалось бы, иа-C другой LTOOH м мп!,Ые Нашей тс°Рией на неограниченную среду. 1У он сторон,,,, ее можно считать созданием разрыва в сферической волне.
Организующие центры химических волн
