Примеры самоорганизации в простейших системах: ячейки Бенара, реакция Белоусова – Жаботинского. Спиральные волны.

Согласно современным представлениям, элементарным процессом эволюции является самоорганизация. Можно сказать, что в сущности эволюция состоит из бесконечной последовательности процессов самоорганизации. В широком смысле слова под самоорганизацией понимают тенденцию развития природы от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации материи. В последнее время сущность самоорганизации в открытых системах изучается в новой области естествознания - синергетике, которая охватывает все проблемы, связанные с образованием упорядоченных структур в сложных системах в результате скоррелированного поведения подсистем. 

Для того чтобы понять сущность самоорганизующихся систем, которые рассматривает синергетика, рассмотрим несколько простых примеров упорядочения (самоорганизации) в открытых системах.

Примеры самоорганизации в простейших системах: пример 1 Конвективная неустойчивость Бернара. Ячейки Бенара возникают при критической разности температур, возникающий между верхними и нижними слоями жидкости при ее нагревании (жидкость находится в кювете).

По мере приближения к критическому значению разности температур возникает конвекция (круговорот) и на поверхности жидкости появляются щестеугольные ячейки. Пример 2 Реакция Белоусова Жаботинского. Для ее осуществления смешивают Ce2(SO4)3, КВгО3, СН2(СООН)2, H2SO4 и добавляют несколько капель ферроина (окислительно-восстановительного индикатора). Раствор периодически меняет цвет - с красного, на голубой.

Пример 3 В лаборатории была разработана техника, позволяющая «выводить» кончик одной из волн за границу чашки Петри, и в дальнейшем наблюдать эволюцию единственной спиральной волны, «кончик» которой совершает сложные пространственные перемещения, траектория зависит от режима освещения. При постоянном освещении кончик описывает циклоиду с четырьмя «Лепестками». Изучалось воздействие световых импульсов на траекторию кончика спиральной волны. Импульсы подавались в тот момент, когда фронт волны достигал некоторой точки, или с некоторой заданной задержкой.

Недосекова Елена Сергеевна ИБ – 12

2013 г