Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Хакен Г. -> "Синергетика: иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах" -> 15

Синергетика: иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах - Хакен Г.

Хакен Г. Синергетика: иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах — М.: Мир, 1985. — 424 c.
Скачать (прямая ссылка): sinergetikaierarhiineustoychivostey1985.pdf
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 152 >> Следующая

L., Sedelbeck R. L., Hoff N. J., Experimental Mechanics, 7, 281 (1967).]
угольные и другие структуры. Механические неустойчивости наблюдаются не
только в статике, но и в динамике - таково, например, явление флаттера.
1.3.2. Электротехника и электроника: нелинейные колебания
Радиоволны генерируются электромагнитными осцилляторами, т. е. цепями,
содержащими электронные лампы или транзисторы. Когерентные
электромагнитные колебания этих устройств можно рассматривать как одно из
проявлений самоорганизации. В неколебательном состоянии электроны
движутся случайно, так как их движение связано с тепловым шумом, но при
подходящих внешних условиях могут возникнуть незатухающие колебания, при
которых макроскопический электрический ток в электронной цепи осциллирует
с вполне определенной частотой. Если генераторы связаны между собой, то
возникает ряд явлений, общих с наблюдаемыми в гидродинамике: появление
комбинационных частот, удвоение или утроение периода (рис. 1.3.2) и хаос,
т. е. беспорядочное излучение. Важное значение при этом имеет вопрос о
том, может ли
Введение
31
система связанных генераторов действовать как набор элементов, каждый из
которых колеблется со своей частотой, или возникают совершенно новые типы
движения, например хаотическое движение.
1.4. Химия: макроскопические структуры
В этой области синергетика сосредоточивает свое внимание на тех явлениях,
которые сопровождаются образованием макроскопических структур. Обычно
если дать реагентам провзаимодействовать, интенсивно перемешивая
реакционную смесь, то конечный продукт получается однородным. Но в
некоторых реакциях могут возникать временные, пространственные или
смешанные (пространственно-временные) структуры. Наиболее известным
примером может служить реакция Белоусова-Жаботинского. В колбу сливают в
определенных пропорциях Ce2(S04)3, КВг03, CH2(C00H)2,H2S04, добавляют
несколько капель ферроина (индикатор окисления - восстановления) и
перемешивают. В реакторе непрерывного перемешивания могут возникать
концентрационные колебания, наблюдаемые непосредственно по изменению
цвета от красного к синему (рис. 1.4.1). В замкнутой системе, т. е. без
подвода новых веществ, эти колебания затем затухают. Но
ft
V, МГц
Рис. 1.3.2. Серия удвоений периода при увеличении управляющего параметра
(сверху вниз) в спектрах мощности электронного устройства с нелинейной
емкостью. [Из работы: Linsay P.S., Phys.
Rev. Lett., 47, 1349 (1981).]
красный, синий красный синий
Рис. 1.4.1. Пример химических колебаний (схема).
100 200 300 2.00 500 0 50 100 150
Рис. 1.4.2. Реакция Белоусова-Жаботинского в стадии хаоса, а - оптическая
плотность раствора (в произвольных единицах) как функция времени (в с); б
- соответствующая левой кривой спектральная плотность энергии как функция
частоты в полулогарифмической шкале. [Из работы: Vidal С.- In: Chaos and
Order in Nature/Ed. by H. Haken. Springer Series in Synergetics, vol.
11.- Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1981, p. 69. Имеется
перевод: Видаль К• Динамические неустойчивости, наблюдаемые в системе
Белоусова-Жаботинского.- В сб.: Синергетика: Пер. с англ. [Под ред.
Б. Б. Кадомцева.- М.: Мир, 1984, с. 109-125.]
О 0,01 0,02 0,03 0,04 О 0,01 0,02 0,03 0,04
Частота, Га ' Частота, Гц
р1 С i рз С2 рз Cj Ct ps Cj ? Pi
в - "- It ""W It *1" у I 9* tl • • • • I "
1,0 1,5 2,0
T, 4
Рис. 1.4.3. Динамика реакции Белоусова-Жаботинского в проточном реакторе
идеального перемешивания. Энергетические спектры потенциала бромида-иона
приведены для периодического (а) и хаотического (б) режимов при различных
временах пребывания в реакторе т, где т - объем реактора/объемный расход
потока. Все остальные параметры поддерживались постоянными, в -
последовательная смена периодических и хаотических режимов при увеличении
времени пребывания в реакторе. [Из работ: Turner J. S., Roux J. С.,
McCormick W. ?>., Swinney H. L., Phys. Lett., 85A, 9 (1981); In:
Nonlinear Problems: Presence and Future/Ed. by A. R. Bishop.- Amsterdam:
North-Holland, 1981.]
Введение
33
если непрерывно подводить реагенты и отводить конечные продукты, то
колебания продолжаются неограниченно долго. В настоящее время известны
десятки систем, в которых наблюдаются химические колебания. Изменяя на
входе концентрацию одного из реагентов, можно получить последовательность
различных типов поведения, например периодические колебания, чередующиеся
с хаотическим режимом (рис.
1.4.2, 1.4.3). Если реак-
ционную смесь не перемешивать, то могут возникнуть пространственные
структуры. Например, в реакции Белоусова-
Жаботинского наблюдаются концентрические волны (рис. 1.4.4) или спирали.
Некоторые колебательные реакции чувствительны к свету (фотохимия). Под
воздействием света в них могут наблюдаться либо периодические
концентрационные колебания, либо хаотические состояния.
Совершенно иной класс макроскопических структур, возникающих при
непрерывном подводе вещества, составляют пламена.
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 152 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed