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金屬管浮子流量計可能導(dǎo)致人們更好地理解自然界復(fù)雜系統(tǒng)中的自我組織
發(fā)布日期：2019-10-15 來源： 作者： 瀏覽次數(shù)：
【導(dǎo)讀】：科學(xué)家們第一次可以測量從無序到同步的細(xì)粒度過程，從而發(fā)現(xiàn)了混沌系統(tǒng)之間的一種新型同步。他們稱這種金屬管浮子流量計為拓?fù)渫�。傳統(tǒng)上，通過比較兩個系統(tǒng)的活動時間過程來研究同步。相反，拓?fù)渫酵ㄟ^使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相等來分析同步。因此，對混沌系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)層次的檢查，采用了一種更全局的方法來建立同步過程。......
當(dāng)兩個不同的系統(tǒng)以相同的方式振蕩時，可以觀察到同步。這是自然界中許多集體現(xiàn)象的基礎(chǔ)，為從behavior合唱的聲音和諧到人腦行為的新興行為提供了范例。
混沌系統(tǒng)是否也可能彼此同步？從不具備這些屬性的系統(tǒng)開始，如何出現(xiàn)同步和自組織？表征和欣賞從無序到同步的過渡對于理解自然界中同步和自組織的出現(xiàn)至關(guān)重要。
在《物理評論E》上發(fā)表的一項新研究中，以色列巴伊蘭大學(xué)的物理學(xué)家與印度，西班牙和意大利的同事共同研究了羅斯勒系統(tǒng)，這是一種流行的混沌系統(tǒng)，物理學(xué)家已經(jīng)有條不紊地進(jìn)行了近40年的探索。從新的角度看待這個系統(tǒng)，他們發(fā)現(xiàn)了直到現(xiàn)在才被發(fā)現(xiàn)的金屬管浮子流量計。
科學(xué)家們非常好次可以測量從無序到同步的細(xì)粒度過程，從而發(fā)現(xiàn)了混沌系統(tǒng)之間的一種新型同步。他們稱這種金屬管浮子流量計為拓?fù)渫健鹘y(tǒng)上，通過比較兩個系統(tǒng)的活動時間過程來研究同步。相反，拓?fù)渫酵ㄟ^使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相等來分析同步。因此，對混沌系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)層次的檢查，采用了一種更全局的方法來建立同步過程。
與以前所假設(shè)的相反，拓?fù)渫降陌l(fā)現(xiàn)揭示了混沌系統(tǒng)通過局部結(jié)構(gòu)緩慢同步，這些局部結(jié)構(gòu)意外地在系統(tǒng)的稀疏區(qū)域開始，然后擴散到人口稠密的區(qū)域。在這些稀疏區(qū)域中，與其他區(qū)域相比，活動較少混亂，因此，相對于那些更加不可預(yù)測的區(qū)域，這些區(qū)域更容易同步。
這種概念上的獨特性不僅與同步的核心理解有關(guān)，而且還對混沌系統(tǒng)的可預(yù)測性極限進(jìn)行了直接的實踐推斷。實際上，由于這種新定義的局部同步，科學(xué)家證明，即使在不存在通用同步的情況下，也可以從對另一個系統(tǒng)的測量中推斷出一個系統(tǒng)的狀態(tài)�？梢栽谕耆街熬皖A(yù)測出在弱耦合中同步區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)的位置。
科學(xué)家們目前正在運用他們的發(fā)現(xiàn)試圖揭示自組織如何在自然界的其他復(fù)雜系統(tǒng)（如人腦）中出現(xiàn)。
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