金屬管浮子流量計(jì)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

當(dāng)兩個(gè)不同的系統(tǒng)以相同的方式振蕩時(shí)，上海上自?xún)x公司可以觀(guān)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(kāi)始，如何出現(xiàn)同步和自組織？表征和欣賞從無(wú)序到同步的過(guò)渡對(duì)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(píng)論E》上發(fā)表的一項(xiàng)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(gè)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(jì)。

科學(xué)家們非常好次可以測(cè)量從無(wú)序到同步的細(xì)粒度過(guò)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(chēng)這種金屬管浮子流量計(jì)為拓?fù)渫?。傳統(tǒng)上，通過(guò)比較兩個(gè)系統(tǒng)的活動(dòng)時(shí)間過(guò)程來(lái)研究同步。相反，拓?fù)渫酵ㄟ^(guò)使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相等來(lái)分析同步。因此，對(duì)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(lái)建立同步過(guò)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(guò)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(kāi)始，然后擴(kuò)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(dòng)較少混亂，因此，相對(duì)于那些更加不可預(yù)測(cè)的區(qū)域，這些區(qū)域更容易同步。

這種概念上的獨(dú)特性不僅與同步的核心理解有關(guān)，而且還對(duì)混沌系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性極限進(jìn)行了直接的實(shí)踐推斷。實(shí)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(duì)另一個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量中推斷出一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。上海上自?xún)x公司可以在完全同步之前就預(yù)測(cè)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(yùn)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)。