![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Процессы самоорганизации в природе.⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 12
1. При наличии в среде нескольких процессов, например конвекции и теплопроводности, необходимо решать совместно систему уравнений типа Онзагера с нелинейными переменными и несимметричными коэффициентами связи. Так, в 1900 г. Бенаром были обнаружены в вязкой среде стационарные динамические структуры — ячейки с симметрией гексагональной (шестиугольной) призмы. Условия эксперимента элементарны. В сосуде с налитым маслом необходимо нагреванием grad Г (градиент, т. е. разность температур) донным и поверхностным слоями масла. При определен^ значениях температуры дна на процесс теплопередачи надвигается конвекционное движение за счет градиента плотной масла при различных температурах (рис. 62). Вещество разбирается на гексагональные призматические ячейки, в которых п токи масла создают конвекцию: в центре ячейки масло поди* мается, а к граням — опускается вниз. С точки зрения классической термодинамики при повышении температуры беспорядочное движение возрастает, и никаких упорядоченных структур возникать не должно. Тем не менее существуют условия, при которых из хаоса «рождаются» структуры. 2.Грандиозная структура в слое размером 105 км образуется и на Солнце. Именно эта конвективная зона обеспечивает пере- нос в верхние слои Солнца энергии, высвобождающейся за счет термоядерных реакций, происходящих в его недрах. 3.Хорошо известны ставшие уже классическими автоволновые процессы изменения концентрации реагирующих веществ в реакции Белоусова — Жаботинского.В основе процесса — окислительно-восстановительная реакция для ионов церия. Ход процесса определяется катализом превращения Се4+ -> Се3+ в присутствии малиновой кислоты с образованием иона Вг', который является ингибитором обратного процесса, т. е. подавляет обратное превращение. Можно констатировать нарушение симметрии равновесия процесса Се4+ Се3+ с последующей необратимостью. В результате весь Се4+ превращается в Се3*. Затем начинается обратная реакция, идущая по другому каналу, катализатором которой служит один из промежуточных продуктов реакции ВгО'г. Вновь восстанавливается Се, и все начинается сначала. Период колебания зависит от концентраций реагентов и измеряется несколькими секундами и даже десятками секунд: цвет в пробирке периодически меняется. 4.К подобным динамическим структурам можно отнести самоорганизующийся процесс ускорения частиц в циклотроне, благодаря условию автофазировки Векслера. 5.Простой наглядной моделью процесс! с автофазировкой может служить маятник Пеннера (рис. 63). Самоподстройка заключается в том, что маятник сам «выбирает» амплитуду колебаний (при случайном значении начальной амплитуды), при которой расход энергии колебаний на трение компенсируется потреблением энергии из электромагнита, включенного в сеть переменного тока. Интересно наблюдать, как один из возможных вариантов колебаний заканчивается своеобразным «режимом с обострением», когда колебание переходит во вращение. 6.Хорошо известен в радиотехнике эффект подавления антенн с плохими характеристиками антенной с хорошими характеристиками (аналог конкуренции мод в термодинамике). 7.Открытая система из переменных конденсаторов (алюминиевые опилки) способна под влиянием радиошумов организоваться в структуры пондеромоторными силами (СВЧ-диапазон). Впервые эти структуры наблюдал Пеннер, решая в 30-е гг. XX в. проблему визуализации радиополей. Эффект «конкуренции» энергетических состояний (мод) учитывается при создании оптических квантовых генераторов и в том числе химических лазеров. 8.Типичный пример самоорганизации в природе ~ кристаллов и, несмотря на получение хороших результатов при их искусственном выращивании, разработке методов определения структур и огромном диапазоне применения °f|‘ процесс зарождения и роста кристаллов еще не изучен достаточно полно. 9.Усложнение форм зародыша живого организма при развитии (морфогенез).
|