Самоорганізована критичність
“Розглянемо безліч електронів або купу піску, відро з рідиною, мережа з пружних пружин, екосистему або спільнота доларів на фондовому ринку, – пише фахівець у галузі математичної фізики Хенрік Йенсен. – Кожна З цих систем складається з багатьох елементів, які взаємодіють між собою за допомогою якогось обміну – силами або інформацією… Чи існує якийсь спрощує механізм, що породжує поведінка, характерна для широко класу систем? “
У 1987 р фізики Пер Бак, Чао Танг і Курт Візенфельд оприлюднили свою концепцію самоорганізованої критичності (СОК) – частково у відповідь на питання такого сорту. СОК часто ілюструється прикладом лавини, що виникає в купі піску. Одна за одною, піщинки падають на купу, поки вона не досягне стаціонарного критичного стану, в якому її крутизна флуктуірует поблизу нікого постійного кута. У цьому стані кожна нова піщинка здатна раптово викликати лавину будь-якого розміру. Хоча деякі чисельні моделі поведінки піску демонструють наявність СОК, поведінку реальних піщаних куп іноді виглядає інакше. У відомому експерименту з рисовою купою (Осло, 1995) самоорганізована критичність спостерігалася для довгастих рисових зерен, а для круглих зерен – ні. Таким чином, СОК може бути чутлива до деталей системи. Коли Сара Грумбахер з колегами використовувала для вивчення лавин крихітні залізні та скляні кульки, СОК була знайдена у всіх випадках.
Самоорганізовану критичність шукали всюди – від геофізики до еволюційної біології, економіки та космології. З нею можуть бути пов’язані багато складні явища, коли малі зміни призводять до раптової ланцюгової реакції в системі. Ключовим елементом СОК є статечні розподілу. Для піщаних куп звідси випливає, що великих лавин буде набагато менше, ніж невеликих. Наприклад, ми можемо очікувати щодня одну лавину з 1000 піщинок, але 100 лавин з 10 піщинок, і т. Д. У найрізноманітніших контекстах складні структури або складну поведінку систем можна описати, користуючись досить простими правилами.
Related posts:
- Доповідь “Пісок – корисна копалина” Пісок – це викопне, що представляє собою дрібні зерна гірських порід, які накопичуються і формують піщинки. Удари хвиль, вивітрювання, виверження вулканів і землетруси руйнують гірські породи і сприяють утворенню піску. Основна його складова – діоксид кремнію (кварц), також включає частинки слюди і польового шпату. Пісок буває різного розміру: від 0,2 до 5 мм. Він поширений […]...
- Екологічні проблеми: пустелі Сьогодні у всьому світі можна спостерігати тенденцію територіального розширення ряду найбільших пустель. Так, наприклад, щорічно пустеля Сахара розширюється на 15 км в бік півдня. Значну втрату економіка країн отримує від того, що сільськогосподарські угіддя піддаються опустелювання, це відноситься до територій, що розташувався поблизу пустель. Основною причиною даної обставини є те, що пасовища потребують більшої зрошенні, […]...
- Цікаві факти і легенди з життя і смерті Архімеда Крім такого гігантського прориву, як відкриття власне закону Архімеда, вчений має ще цілий список заслуг і досягнень. Взагалі, він був генієм, які працювали в областях механіки, астрономії, математики. Їм написані такі праці, як трактат “про плаваючі тіла”, “про кулі і циліндрі”, “про спіралі”, “про коноїд і сфероидах” і навіть “про піщинах”. В останній праці була […]...
- Снігові лавини Лавина – швидко, раптово виникає рух снігу і (або) льоду вниз по крутих схилах гір, що представляє загрозу життю і здоров’ю людей, що завдає шкоди об’єктам економіки і довкіллю. Лавини утворюються на безлісих схилах гір, кут нахилу яких більше 14 °. Це критичний нахил, при якому сніг постійно сповзає вниз. Схід лавини починається при шарі […]...
- Як впливають на рельєф плинні води, льодовики і вітер? Рухомі річки руйнують гірські породи примикають до них і створюють річкові долини, яри. Річкова долина – це пониження рельєфу, витягнуте вздовж річки і виникло в результаті тривалої роботи текучих вод річки. З іншого боку, річки переносять уламки гірських порід у западини або свої річкові долини. В результаті виникають річкові наноси. Льодовик являє собою скупчення льоду, […]...
- Методи розрахунку термодинамічних процесів Розглянуті в попередніх розділах початку термодинаміки можуть бути застосовані до розрахунку різних термодинамічних процесів, як для рівноважних, так і для нерівноважних систем. Для розрахунку рівноважних систем найбільш кращим є метод термодинамічних потенціалів. Цей метод дозволяє розраховувати параметри стану без детального аналізу всіх процесів, що протікають при переході термодинамічної системи з одного рівноважного стану в інший. […]...
- Що таке дюни і бархани? Як вони утворюються? І дюни, і бархани – це рухливі піщані пагорби, сформовані вітром. У пустелях, на берегах морів і великих річок вітер легко підхоплює хмари піску і забирає геть. Їх потік, що летить низько над землею, накопичується у вигляді горбків у різних невеликих перешкод – кущиків рослин, каменів, нерівностей рельєфу. Там, де такі вітри дмуть часто, купи […]...
- Стандартна модель “На початку 1930-х рр. фізики вважали, що все речовина складається лише з частинок трьох видів – електронів, протонів і нейтронів, – пише науковий журналіст Стівен Баттерсбі. – Але тут раптом перед вченими стрункими рядами пройшли частинки, яких ніхто не чекав, – нейтрино, позитрон і антипротон, мюони, півонії і каони, лямбда і сигма-гіперонів… До середини 1960-х […]...
- З чого складається пісок? Досить часто ми можемо бачити як діти розглядають під лупою, або неозброєним оком частинки піску, намагаючись відповісти на питання – з чого він складається. Але навіть дорослі не завжди можуть відповісти на це питання. Ми пояснимо вам з чого складається пісок. Роздивляючись піщинки, можна визначити, що вони складаються з різних гірських порід, в зв’язку з […]...
- Прості механізми Що таке прості механізми? Більшість сучасних машин, незалежно від їх складності, складаються з комбінацій декількох базових рухомих деталей. Звані фізиками простими механізмами, ці деталі – важіль, похила площина і колесо – служать людству з часу зародження цивілізації. За винятком електронних пристроїв, всі сьогоднішні складні механізовані діва є прямими нащадками інструментів і пристосувань, що використовувалися людьми […]...
- Снігові зерна – опис і властивості Снігові зерна – це маленькі білі тверді опади, які беруть різну форму: кульок, крупинок, паличок, зірочок, ромбів та інших геометричних фігур. Здалеку явище схоже на звичайний снігопад, але є і відмінності. Найголовніше, зрозуміло, це розміри і форма снігових зерен. Вони не перевищують в діаметрі двох міліметрів і схожі на манну крупу. Хоча при більш детальному […]...
- Піщані пустелі Найкраще робота вітру помітна в пустелях – районах, що відрізняються сухістю повітря і відсутністю рослинності. Найтиповіші піщані пустелі займають величезні простори майже на всіх континентах. Пісок пустель, здебільшого давні річкові відклади (алювій), – свідоцтво минулих, більш сприятливих для життя умов. Але є і кам’янисті пустелі, одноманітні, похмурі, позбавлені будь-якої рослинності, прикриті зверху плащем щебеню та […]...
- Молекулярна фізика – коротко Людину оточують різноманітні тіла. Речовини, з яких ці тіла складаються, можуть бути як природного, так і штучного походження. Розвиток техніки вимагає створення нових речовин з певними властивостями: володіють малою щільністю, але високою міцністю; малою теплопровідністю або великою твердістю і т. п. Впливати на властивості речовини, змінювати їх, створювати речовини, що володіють певними властивостями, стало можливим […]...
- Науковий метод – фізика Якими ж шляхами видобувається наукова істина? Кілька сотень років тому були вироблені основи фізичного методу дослідження. Він полягає в наступному: спираючись на досвід, роблячи припущення про суть того чи іншого явища, відшукують спочатку якісні, а потім кількісні (що формулюються математично) закони природи; відкриті закони перевіряються практикою. Таким чином, схема наукового пізнання виглядає так: Запам’ятай спостереження […]...
- Що таке квант Квантом прийнято називати елементарну (неподільну) порцію будь-якої енергії. Якщо поняття “квант” використовується в електроніці, то їм позначають елементарну порцію енергії магнітного, електричного або електромагнітного поля. Також поняття “квант” дуже часто використовується в оптоелектроніці. В цьому випадку квант світла ототожнюють з фотоном. Саме поняття кванта засноване на принципах квантової фізики, які визначають, що деякі фізичні величини […]...
- Продукти розпаду твердих розчинів Особливо небезпечно змішання з Ситовідниє включеннями ідіобласти, деякими структурами заміщення, рідко з справжньою евтектикою, евтектоід (які дійсно навряд чи можна різко відокремити від розпаду твердих розчинів) і з первинно орієнтованим розташуванням. Що стосується заміщення, то зазвичай вдається спостерігати одночасно кілька стадій цього процесу. У справжніх евтектики кількісні співвідношення компонентів вельми постійні і вони ніколи не […]...
- Рівняння Дірака Як зазначено у статті “Антиречовина”, рівняння фізики іноді призводять до таких наслідків, яких не чекав навіть їх першовідкривач. Фізик Френк Вільчек у своєму нарисі про зрівняння Дирака писав, що могутність подібних рівнянь може здатися воістину чарівним. У 1927 р Поль Дірак спробував знайти аналог хвильового рівняння Шредінгера, який був би сумісний з положеннями спеціальної теорії […]...
- Корисні копалини: Природний пісок Сам по собі природний пісок – це осадова гірська порода, яка виникла в результаті дроблення і подрібнення твердих частинок порід. Характеристики та види природного піску Природний пісок являють собою пухку суміш маленьких частинок діаметром 0,1-5,0 мм. В основу видової класифікації пісків загальноприйнято класти їх генезис, пісок буває алювіальним, делювіальні, річковим, кар’єрним митою або сіяним, будівельним, […]...
- Надзвукове клацання батогом Цілий ряд наукових статей з фізики був присвячений звуковим ударам, що відбувається при клацання батогом. Ці роботи супроводжувалися численними і вельми гострими суперечками про точний механізм явища. Вже на початку XX ст. фізики знали, що якщо швидко і правильно рухати пужално, то кінчик бича може перевищити швидкість звуку. У 1927 р фізик зефір Каррьєра, використовуючи […]...
- Суперсиметрія “Фізики чаклують над теорією матерії, і здається, що ця теорія просто взята з сценарію” Зоряного шляху “, – пише журналіст Чарлз Зайфен. – Вона припускає, що у кожної частинки є ще не відкриті двійники, тіньові суперпартнери-близнюки, чиї властивості, однак, сильно відрізняються від властивостей відомих нам часток… Якщо суперсиметрія дійсно існує, ці… частинки можуть утворювати екзотичну […]...
- Значення зрощення мінералів для збагачення Завдання збагачення руд полягає в збільшенні вмісту окремих мінералів в сировині; мікроскопічне вивчення надає в цій справі допомогу шляхом діагностики мінералів, розпізнавання, в якій формі знаходиться встановлене повним або частковим хімічним аналізом зміст елемента, виявлення форм зрощень мінералів і величини зерен і, нарешті, з’ясування поведінки кордонів зерен в зрощеннях. Діагностика мінералів важлива, оскільки абсолютно різні […]...
- Сучасний космогонічний міф про “Великий вибух” Ейнштейнівська загальна теорія відносності (ЗТВ) породжує загальну космологію. Фізики не уникли спокуси застосувати рівняння ЗТВ до Всесвіту в цілому. І тут їх, в усякому разі Ейнштейна, чекав сюрприз. Виявилося, що рішення рівнянь Ейнштейна в припущенні моделі однорідної і ізотропного Всесвіту нестаціонарні (це в 1922 р відкрив молодий радянський фізик А. А. Фрідман) і призводять до […]...
- Термодинаміка і статистична фізика Модель термодинамічної системи (класичний приклад – газ в посудині під поршнем) можна розглядати як варіант моделі суцільного (безперервної) середовища. Специфіка термодинаміки визначається особливими термодинамічними величинами: температурою T, кількістю теплоти Q, внутрішньою енергією U, ентропією S44. Ці параметри вводяться поряд з типовими для безперервного середовища параметрами тиску і щільності. Крім того, в рівноважної термодинаміки, про яку […]...
- Заміщення смальтіна різними мінералами Особливо гарні візерунки виникають при заміщенні смальтіна різними мінералами і їх парагенезисами. Показаний досить незвичайний випадок (Лос-Харалес, Іспанія); тут хроміт в зрощенні з силікату ми по тріщинках, але головним чином у зовнішніх частинах зерен заміщений нікелін Подібні картини при заміщеннях в зоні вторинного сульфідного збагачення зустрічаються в масовій кількості Зазвичай спостерігаються переходи до структур 6 […]...
- Матеріали абразивних інструментів Абразивні матеріали поділяються на природні та штучні. До перших відносяться кварц, наждак, корунд і алмаз, а до других – електрокорунд, карбід кремнію, карбід бору, кубічний нітрид бору і синтетичні алмази. Кварц (П) – це матеріал, що складається в основному з кристалічного кремнезему (98,5 … 99,5% SiO2). Застосовується для виготовлення шліфувальних шкурок на паперовій і тканинній […]...
- Як вести себе при попаданні в лавину Єдиний надійний захист від лавин – будівництво житлових та інфраструктурних об’єктів поза небезпечних ділянок. Залізничні і автомобільні шляхи, лінії електропередачі, трубопроводи та інші комунікаційні об’єкти піднімають над небезпечними територіями. З поширених способів захисту від снігових лавин слід зазначити загороджувальні споруди: схилові щити, що відображають стіни, козирки. На гірськолижних спусках працює снігоприбиральна техніка. Кожен гірський турист […]...
- Органний рівень людського організму З тканин складаються органи. В освіті будь-якого органу беруть участь різні тканини, але тільки деякі є робочими, обумовлюючи його будова і функції. Наприклад, до складу стінки тонкого кишечника входять тканини всіх відомих вам груп (рис. 8), але головна – епітеліальна. Орган – це частина тіла, яка має певну форму, будову і розташування і пристосована для […]...
- Скорочено – ПРО СТВОРЕННЯ ЗЕМЛІ – МІФИ ТА ЛЕГЕНДИ УКРАЇНЦІВ – 5 КЛАС Здавна, як землі ще не було, всюди була вода. Нас також не було. А десь, хтозна-де, жив собі чорт. Одного разу Бог прийшов до чорта та й повів його до Дніпра, щоб той пірнув і виніс піску в руді. Пірнув чорт, але не може винести піску – усе, що набере, вода одразу вимиває з руки. […]...
- Доповідь про пустелі Пустелі тільки на перший погляд можуть здатися порожніми і неживими, але насправді ця природна зона може бути дуже різною. Крім піщаних пустель, в природі існують глинисті, щебнисті, солончакові і навіть крижані пустелі Арктики й Антарктиди. Вони займають величезні території і суттєво впливають на клімат Землі. Особливості клімату Зона пустель і напівпустель розташовується на південь від […]...
- Місце механіки серед інших розділів фізики Механіка як наука, в сучасному розумінні, виникла раніше за інших розділів фізики. Вся сучасна фізика розвинулася, в основному, на базі механіки, починаючи з 17 століття. Принципи механіки вперше були сформульовані Ісааком Ньютоном (1643-1727) в його основному творі “Математичні початки натуральної філософії”, перше видання якого вийшло в 1687 році. Багато видатні вчені, попередники Ньютона, – Архімед […]...
- Статистична механіка Труднощі розробки кількісної гіпотези фізичних процесів, які відбуваються всередині макроскопічних тіл, на базі наукового уявлення про хаотичному русі молекул з на перший погляд здаються непереборними. Однак завдання вивчення систем з величезної кількості частинок все-таки піддається на сьогоднішній день рішення. Поведінка подібних концепцій виявляє певні і важливі закономірності, що представляють собою постулати статистичної механіки, або статистичної […]...
- Як пов’язана фізика з іншими науками? Ще не так давно люди їздили в тарантасах, запряжених кіньми, жали серпами жито, коротали вечори при світлі палаючих скіп. І тільки в казках мріяли про чудеса: килимі-літаку, сокирі-саморубе, золотого півника – вірному сторожі від “набігу сили лайливої”, диво-вогнику. Чи стала казка бувальщиною? Так! Сьогодні люди літають на літаках, їздять на автомобілях (рис. 1). Комбайни жнуть […]...
- Системний підхід у виробничому менеджменті Сутність системи і системного підходу В рамках концепції системного підходу всі процеси розглядаються в якості єдиних систем, які володіють деякими якостями і функціями, які не властивими елементів, що входять до їх складу. Системний підхід застосуємо до будь-яких об’єктів природи, а також до всіх штучно створеним об’єктам. Будь-яку річ або явище можна розглядати як систему, розділяючи […]...
- Носток Носток (Nostoc) утворюють складні колонії, що складаються з більш-менш численних ниток або ланцюжків, занурених у загальну холодець. Часто вони мають вигляд плівок, плоских або складчастих, або ж представляють собою неправильні маси, або ж ростуть у вигляді кулястих, овальних і пр. гладких і щільних тіл. Ростуть вони, як і осцілляріі, майже всюди, де є вода, і […]...
- “Трактат про електрику і магнетизм” Спроби перших досліджень з фізики, зокрема і в постанові головних законів електрики і магнетизму робилися давно. Провідні генії формували свої теорії, доводили їх, вписуючи свої імена в історію. Однак це було зробити досить важко, адже підручників в ті часи не існувало, тому видатні вчені того часу діяли швидше за натхненням, ніж продовжуючи вже протоптані стежки. […]...
- Теорія Бора атома водню Постулати Бора. У 1911 р після проведення дослідів з розсіювання альфа-частинок на атомах Дж. Резерфорд на підставі аналізу результатів експерименту висунув і обгрунтував планетарну модель будови атома. Відповідно до цієї моделі атом складається з важкого позитивно зарядженого ядра дуже малих розмірів (), навколо якого за деякими орбітах рухаються електрони. Радіуси цих орбіт становлять близько м. […]...
- Релятивістська кінематика Спеціальна теорія відносності (СТО) давно стала наукою прикладною, широко використовуваної в сучасній інженерній практиці. Досить вказати на розрахунки при проектуванні прискорювачів елементарних частинок, атомних реакторів, на обчислення енергетичних виходів різних ядерних реакцій та багато іншого. Виникла СТО після тріумфального, більш ніж двохсотлітнього розвитку класичної фізики, коли наприкінці XIX століття несподівано виявилося недосконалість фізичної теорії як […]...
- Що їдять коні? Коні в основному їдять сіно і траву, з зернами, такими як кукурудза або овес, додані для додаткових калорій. Коні також забезпечуються сіллю, або додаються в кормову суміш зерен, насіння льону, бурякової целюлози, висівок і меляси, або окремо в якості сольового блоку на пасовище. Коні також отримують частування у вигляді яблук, моркви та цукру. Деяким коням […]...
- ЗЕМЛЯ ЗЕМЛЯ Сидить Сокіл-Род на вершечку Дуба-Стародуба й думу думає. Довго-довго. Багато часу минуло. І тоді сказав Сокіл Білобогові: “Ти пірни на дно озера і набери скільки можеш священного піску і розсій в пітьмі його, аби твердь була”. Тоді пірнув Білобог на дно озера Живої Води, схопив піску в обидві жмені, випірнув з води і пішов […]...
- ПРО СТВОРЕННЯ ЗЕМЛІ Здавна, як землі ще не було, всюди була вода. Не було і нас ще. А чорт жив десь так у хатах, хтозна-де жив. Дак Бог прийшов до чорта та й повів чорта до Дніпра, щоб пурнув да виніс піску в руці. Він пурнув, так не винесе – вода вимиє: оце що набере піску, то вода […]...