Категория Архив: За математиката в природата

Teoрия на катастрофите – част 2

Параметри на катастрофата Ключ за разбирането на тeoрията на катастрофите, е един от седемте модела, наречен “витло” на Уитни. Тази повърхност, описваща състоянието на нелинейни системи, представлява нещо като карта, която позволява да се ориентираме в поведението на обекта Поведението на потенциалната функция F (x, a, b) = x4/4 – bx2/2 за реални х в […]

Клетъчният автомат и фракталната еволюция

Въведение Всичко започна през 1950 г., когато Джон фон Нойман си постави задачата да покаже, че е възможно съществуването на самовъзпроизвеждащи се автомати. С подходяща инструкция такава машина би построила точно копие на самата себе си. Всяка от двете машини ще направи след това още по една, четирите ше се превърнат в осем и т. […]

Играта Живот

Въведение Нашият свят е твърде сложен. И за да се проумее е необходимо да се опитаме да го вместим в някакъв модел. Клетъчният автомат е просто стилизиран свят. Пространството е представено като равномерна мрежа, като всяка клетка съдържа няколко бита данни; времето върви с дискретни стъпки (t=1,2…), а законите на света се изразяват от кратък […]

Неизбежно ли е нарастването на ентропията?

Що е ентропия В средата на 19-ти век немският учен Клаузиус формулира втория принцип на термодинамиката (първият е за съхранението на енергията), който опростено звучи така: Топлината винаги се предава от по-горещото тяло към по-студеното и никога обратно. Като мярка за необратимото разсейване на енергията Клаузиус въвел термина ентропия (от гр. "ен" – в, вътре […]

Системите

Ред или хаос? В нашия свят има и регулярност и хаос: движението на планетите, махалото, влакове, движещи се по разписание и от друга страна: хаотичното подскачане на топчето в рулетката, брауновото движение на частиците, турбулентните вихри, образуващи се при течения с достатъчно голяма скорост. Явленията, за които е характерна подреденост, могат да се опишат с […]

Синергетика

Определение Немският физик Херман Хакен въвежда термина синергетика и дава следното определение за него: Синергетиката е дисциплина, която изследва съвместното действие на множество подсистеми, в резултат на което на макроскопично ниво възникват структура и съответстващо й функциониране. Синергетиката (от гр. synergetikos – съвместен, съгласувано действащ) е научно направление, изучаващо връзката между елементите на структурата (подсистемите), […]

Реакция Белоусов-Жаботински

Освен за злато средновековните алхимици са мечтали да създадат изкуствен човек – хомункулус. Едва през XX век учените успяват да пресъздадат “животоподобни” химически реакции. Възникването на подредени структури в еднородна среда е толкова вълнуващо, защото то ни доближава до тайната на феномена на живота. Важна стъпка в тази посока е откриването на автокаталитичната циклична химична […]

Синергетиката и произхода на живота

Новата термодинамика Последните 20-25 г. е отбелязан реален прогрес в обяснението на процесите на възникването на живота и е свързан предимно с приложението на теорията за самоорганизиращите се системи. Единствено с помощта на теорията за самоорганизацията можем да се доближим до загадката на произхода на живота и еволюцията, по какъв начин от неорганични молекули се […]

Дисипативните системи на Пригожин

Флуктуации и обратни връзки Всички обекти на окръжаващия ни свят представляват някакъв вид системи, т.е. съвкупност от съставящите ги елементи и връзките помежду им. Елементите на всяка система, на свой ред, винаги имат някаква самостоятелност на поведението. Движенията на елементите на микрониво е прието да се наричат “флуктуации” или “шум” и обикновено не представляват интерес […]

Примери за самоорганизация в живата природа

Дисипативни структури са описани за всички нива на структурна организация от субатомно ниво (лазер) до ниво организми. Ето някои примери за самоорганизация на неживата природа, които сме разгледали досега: Лазер Автоколебателните химични реакции от типа Белоусов-Жаботински Топлинна конвекция и турбулентност До момента са натрупани многобройни свидетелства за самоорганизация в разнообразни биологични системи на всички нива […]