金属管浮子流量计可能导致人们更好地理解自然界复杂系统中的自我组织

发布日期：2019-10-15 来源：作者：浏览次数：

【导读】：科学家们第一次可以测量从无序到同步的细粒度过程，从而发现了混沌系统之间的一种新型同步。他们称这种金属管浮子流量计为拓扑同步。传统上，通过比较两个系统的活动时间过程来研究同步。相反，拓扑同步通过使系统的结构相等来分析同步。因此，对混沌系统进行了结构层次的检查，采用了一种更全局的方法来建立同步过程。......

当两个不同的系统以相同的方式振荡时，可以观察到同步。这是自然界中许多集体现象的基础，为从behavior合唱的声音和谐到人脑行为的新兴行为提供了范例。

混沌系统是否也可能彼此同步？从不具备这些属性的系统开始，如何出现同步和自组织？表征和欣赏从无序到同步的过渡对于理解自然界中同步和自组织的出现至关重要。

在《物理评论E》上发表的一项新研究中，以色列巴伊兰大学的物理学家与印度，西班牙和意大利的同事共同研究了罗斯勒系统，这是一种流行的混沌系统，物理学家已经有条不紊地进行了近40年的探索。从新的角度看待这个系统，他们发现了直到现在才被发现的金属管浮子流量计。

科学家们非常好次可以测量从无序到同步的细粒度过程，从而发现了混沌系统之间的一种新型同步。他们称这种金属管浮子流量计为拓扑同步。传统上，通过比较两个系统的活动时间过程来研究同步。相反，拓扑同步通过使系统的结构相等来分析同步。因此，对混沌系统进行了结构层次的检查，采用了一种更全局的方法来建立同步过程。

与以前所假设的相反，拓扑同步的发现揭示了混沌系统通过局部结构缓慢同步，这些局部结构意外地在系统的稀疏区域开始，然后扩散到人口稠密的区域。在这些稀疏区域中，与其他区域相比，活动较少混乱，因此，相对于那些更加不可预测的区域，这些区域更容易同步。

这种概念上的独特性不仅与同步的核心理解有关，而且还对混沌系统的可预测性极限进行了直接的实践推断。实际上，由于这种新定义的局部同步，科学家证明，即使在不存在通用同步的情况下，也可以从对另一个系统的测量中推断出一个系统的状态。可以在完全同步之前就预测出在弱耦合中同步区域将出现的位置。

科学家们目前正在运用他们的发现试图揭示自组织如何在自然界的其他复杂系统（如人脑）中出现。

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