Гидродинамика в биологии

Оптические приборы и оптические методы исследования широко применяются в самых разнообразных областях естествознания и техники. Напомним, например, об изучении структуры молекул с помощью их спектров излучения, поглощения и рассеяния света, а также о применении микроскопа в биологии, об использовании спектрального анализа в металлургии и геологии. Оптические квантовые генераторы неизмеримо расширяют возможности оптических методов исследования. Приведем несколько примеров, иллюстрирующих положение дела. Один из новых методов — голография — подробно описан в главе XI. Изучение атомно-молекулярных процессов, протекающих в излучающей среде лазеров, а также рассеяния света и фотолюминесценции с применением лазеров позволило получить большой объем сведений в атомной и молекулярной физике, равно как и в физике твердого тела. Оптические квантовые генераторы заметно изменили облик фотохимии с помощью мощного лазерного излучения могут производиться разделение изотопов и осуществляться направленные химические реакции. Благодаря монохроматичности излучения оптических квантовых генераторов оказывается сравнительно простыми измерения сдвига частоты, возникающего при рассеянии света вследствие эффекта Допплера этот метод широко используется в аэро- и гидродинамике для излучения поля скоростей в потоках газов и жидкостей. [c.770]

Синергетика прошла большой путь. Тридцать лет назад на нее смотрели как на забаву физиков-теоретиков, увидевших сходство в описании многих нелинейных влений. Двадцать лет назад, благодаря ее концепциям, методам, представлениям были экспериментально обнаружены многие замечательные явления в физике, химии, биологии, гидродинамике. Сейчас этот междисциплинарный подход все шире используется в стратегическом планировании, при анализе исторических альтернатив, в поиске путей решения глобальных проблем, вставших перед человечеством. [c.6]

Цель этой книги — дать взаимосвязанное изложение фрагментов теории волновых взаимодействий в неоднородных средах, которые являются предметом исследования разных разделов физики. С задачами подобного рода мы сталкиваемся в гидродинамике, физике плазмы, нелинейной оптике и даже в биологии. Конечно, в каждой из перечисленных областей существуют СБОИ проблемы и развиваются свои, специфичные для данной области методы. Тем не менее в ряде случаев математические модели оказываются довольно схожими, так что можно говорить о некоторых закономерностях, общих для широкого круга обсуждаемых задач. Таким образом, несмотря на разнородность содержания рассматриваемой теории с точки зрения ее приложений, цель книги может быть достигнута благодаря тому, что материал довольно легко классифицируется по типам математических задач и методов, используемых для их решения. [c.3]

НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ — колебательные (волновые) системы, процессы в к-рых не удовлетворяют суперпозиции принципу, в отличие от линейных систем. Все реальные физ. системы нелинейны, их можно считать линейными лишь приближённо —при малой интенсивности колебат. и волновых процессов. Матем. образом Н. с. являются нелинейные ур-ния (см. Нелинейные уравнения математической физики). Изучением колебат. и волновых процессов в конкретных Н. с. занимаются гидродинамика, нелинейная оптика, нелинейная акустика, физика плазмы (см. Нелинейные явления в плазме), а также химия, биология, экология, социология и др. В то же время многие Н. с. совершенно различной природы имеют одинаковое матем. описание. Соответственно, совпадает и. характер протекающих в них процессов. Это послужило основой для развития единого подхода к изучению Н. с., позволило выработать базовые модели, образы и понятия и проанализировать осн. колебат. и волновые явления в Н, с. вне зависимости от их конкретной природы. [c.312]

В многомерных системах можно выделить небольшое число медленных переменных, к которым подстраиваются все остальные. Более того, во многих случаях удается получить решения вида Хп 1) = фЦп)), = п/сй п = 1,. .., з). Такие решения получили название автомодельных, или самоподобных. Для эволюции системы характерны забывание начальных условий и формирование структур, определяемых функциями ф п)- Простые структуры объединяются в различные типы сложных структур, которым можно сопоставить собственные векторы нелинейной системы уравнений. Такие решения не могут существовать в окрестности состояний равновесия, поскольку диссипативный процесс, связанный с рассеянием энергии, уничтожает всякую упорядоченность. Новые когерентные структуры возникают в состояниях, далеких от равновесия в открытых системах, и стабилизируются в результате обмена энергией с внешней средой. Таким образом, неравновесность может быть источником упорядоченности, или самоорганизации. Такую упорядоченность бельгийский ученый И. Пригожин назвал диссипативной структурой [98-101]. В 70-е годы было установлено, что явление самоорганизации широко распространено в гидродинамике, химии, биологии, астрофизике. Процессы, приводящие к образованию структур, встречаются также и в других областях науки экологии, социологии, экономике и т.д. Г. Хакен предложил назвать теорию самоорганизации синэргетикой (дословно — теорией совместного действия) [72, 102]. Общий подход к явлениям, совершенно различным по своей природе, несомненно, приведет к созданию единой науки [c.163]

Во введении мы уже отмечали, что в критических точках, там, где система теряет устойчивость, влияние шумов может иметь ре-шаюш,ее значение. В этой главе мы покажем, каким образом это влияние удается учесть в рамках подхода, развитого в предыдуш,их главах. В синергетике мы обычно начинаем с уравнений, описывающих систему на мезоскопическом уровне. Такое описание пренебрегает микроскопическим движением. Например, атомов или молекул. Одним из многочисленных примеров описания на мезоскопическом уровне могут служить уравнения гидродинамики. В них входят такие макроскопические величины, как плотность, макроскопические скорости и т. д. Аналогичным образом в биологии при изучении морфогенеза мы пренебрегаем процессами, протекающими на субклеточном уровне, например метаболизмом. С другой стороны, мы не можем полностью исключить из рассмотрения микроскопические процессы, так как именно они порождают флуктуирующие вынуждающие силы в уравнениях для вектора состояния я исследуемой системы. Мы не будем выводить члены, описывающие источники шумов. Для такого вывода необходимо в каждом отдельном случае выяснить природу шума. Далеко не безразлично, о каком шуме идет речь о шуме квантового происхождения, шуме, обусловленном тепловыми флуктуациями, или о внешнем шуме, производимом резервуарами, с которыми связана система. Мы хотим лишь наметить общий подход к рассмотрению случаев, когда источники шумов заданы. Основные идеи предлагаемого подхода мы поясним на примерах. [c.327]

Эта книга подводит итог работе на протяжении десятилетий. Старший из авторов был студентом Теофила Де Донде (1870-1957), основателя брюссельской школы термодинамики. Вопреки господствовавшим в то время представлениям Де Донде считал, что термодинамика не должна ограничиваться равновесными ситуациями. Он создал в Бельгии активно работающ> ю научную школу. Но разрабатываемый им подход оставался в изоляции. Ныне ситуация коренным образом изменилась. Основные усилия направлены на изучение неравновесных процессов, будь то в гидродинамике, химии, оптике или биологии. Необходимость в обобщении и расширении термодинамики ныне общепризнанна. [c.14]

Сложность ат. структуры в-в, построенных из огромного числа атомов, приводит к практически неисчерпаемому разнообразию их магн. св-в. При рассмотрении магн. свойств в-в для них употребляют общий термин магнетики . Взаимосвязь магн. свойств в-в с их немагн. св-вами (электрич., механич., оптическими и т. д.) позволяет очень часто использовать исследования магн. св-в как источник информации о внутр. структуре микрочастиц и тел макроскопич. размеров. Огромный диапазон магн. явлений, простирающийся от М. элем, ч-ц до М. косм, тел (Земли, Солнца, звёзд и др.), объясняет глубокий интерес к М. со стороны мн. наук (физики, астрофизики, химии, биологии) и его широкое применение в технике. Рассмотрению связанных с этим вопросов посвящены статьи Солнечный ветер, Земной магнетизм, Магнитосфера, Магнитное поле, Магнитная гидродинамика. Магнитная структура атомная. Магнитные материалы, Магнит постоянный и др. [c.357]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...