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金屬管浮子流量計可能導致人們更好地理解自然界復雜系統中的自我組織

發布日期：2019-10-15 來源：作者：瀏覽次數：

【導讀】：科學家們第一次可以測量從無序到同步的細粒度過程，從而發現了混沌系統之間的一種新型同步。他們稱這種金屬管浮子流量計為拓撲同步。傳統上，通過比較兩個系統的活動時間過程來研究同步。相反，拓撲同步通過使系統的結構相等來分析同步。因此，對混沌系統進行了結構層次的檢查，采用了一種更全局的方法來建立同步過程。......

當兩個不同的系統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象的基礎，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。

混沌系統是否也可能彼此同步？從不具備這些屬性的系統開始，如何出現同步和自組織？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至關重要。

在《物理評論E》上發表的一項新研究中，以色列巴伊蘭大學的物理學家與印度，西班牙和意大利的同事共同研究了羅斯勒系統，這是一種流行的混沌系統，物理學家已經有條不紊地進行了近40年的探索。從新的角度看待這個系統，他們發現了直到現在才被發現的金屬管浮子流量計。

科學家們非常好次可以測量從無序到同步的細粒度過程，從而發現了混沌系統之間的一種新型同步。他們稱這種金屬管浮子流量計為拓撲同步。傳統上，通過比較兩個系統的活動時間過程來研究同步。相反，拓撲同步通過使系統的結構相等來分析同步。因此，對混沌系統進行了結構層次的檢查，采用了一種更全局的方法來建立同步過程。

與以前所假設的相反，拓撲同步的發現揭示了混沌系統通過局部結構緩慢同步，這些局部結構意外地在系統的稀疏區域開始，然后擴散到人口稠密的區域。在這些稀疏區域中，與其他區域相比，活動較少混亂，因此，相對于那些更加不可預測的區域，這些區域更容易同步。

這種概念上的獨特性不僅與同步的核心理解有關，而且還對混沌系統的可預測性極限進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的測量中推斷出一個系統的狀態。可以在完全同步之前就預測出在弱耦合中同步區域將出現的位置。

科學家們目前正在運用他們的發現試圖揭示自組織如何在自然界的其他復雜系統（如人腦）中出現。

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