Условия возникновения новых стационарных состояний

в диссипативных структурах:

1. Система должна быть открытой.

2. Динамические уравнения параметров должны быть нелинейными.

3. Отклонение от положения равновесия должно быть значительным, а параметры должны принимать критические значения.

4. Микроскопические процессы протекают кооперативно или согласованно.

Рассмотрим пример возникновения пространственной структуры под названием «ячейки Бенара».

Ячейки Бенара возникают при критической разности температур, возникающей между верхним и нижним слоями жидкости при ее нагревании (жидкость находится в кювете).

Пока разность температур не достигла критического значения, тепло распространяется путем теплопроводности, поверхность жидкости неподвижна.

Рис. 33. Правильные шестиугольные ячейки на поверхности жидкости (ячейки Бенара)		Рис. 34. Зависимость полного теплового потока J в единицу времени от разности температур

По мере приближения к критическому значению разности температур возникает конвекция (круговорот), и на поверхности жидкости появляются шестиугольные ячейки. Внутри ячейки жидкость движется вверх, а по краям ячейки – вниз.

Появление ячеек является самоорганизованным.

Примером временной структуры является реакция Белоусова–Жаботинского.

Реакция Белоусова–Жаботинского наблюдается в реакционной смеси, состоящей из бромата калия (KBr), броммалоновой кислоты, сульфата церия (Се).

Смесь нужно растворить либо в лимонной, либо в серной кислоте. Окраска раствора через 4 мин изменяется с синего на красный (и наоборот). Это происходит в связи с восстановлением ионов церия:

Се⁺⁴ « Се⁺³.

Чередование окраски раствора является самоорганизованным, развивающимся во времени.

Пример пространственно-временной структуры

Гликолитический цикл – усвоение сахара живым организмом.