ВУЗ:
Составители:
81
Таким образом, вызванные внешними воздействиями и неодно-
родностями системы случайные флуктуации ее параметров приводят к
неустойчивостям в суперпозиции равновесных мод, которые служат
толчком для спонтанного возникновения их новых, более устойчивых
конфигураций. С учетом совместного действия многих факторов, обу-
словливающих процесс самоорганизации в неравновесных системах,
немецкий физик Г. Хакен (р. 1927) назвал науку о ней синергетикой
(от греч. synergetike — совместное действие).
Процессы самоорганизации описываются нелинейными диффе-
ренциальными уравнениями. Более того, самоорганизация является
характерным признаком многих нелинейных процессов. Поэтому тео-
рия самоорганизации рядом ученых называется также нелинейной ди-
намикой. Естественно, что используемые в этой науке уравнения и
методы их решения требуют соответствующей математической под-
готовки и не всегда просты. Между тем, характер самоорганизации и
возможные типы возникающих в ее ходе структур зачастую легко
предсказать, применяя общие принципы симметрии.
Рост кристаллов. В качестве примера структурной самооргани-
зации часто приводят рост кристаллов из насыщенного раствора или
расплава. Откуда атомы «знают», в каком порядке им надлежит со-
единиться друг с другом, чтобы создать характерную для данного ве-
щества кристаллическую решетку? Покажем это на примере двух по-
лиморфных модификаций углерода: алмаза и графита (рис. 26.1).
По своим физическим свойствам это два совершенно разных ве-
щества, хотя они и сложены из одинаковых атомов. Алмаз — диэлек-
трик, прозрачный и очень твердый. Графит, напротив, хорошо прово-
дит электрический ток, непрозрачный и мягкий. Оказывается, все дело
в том, что в кристалле алмаза атомы углерода плотно упакованы, об-
разуя кубическую решетку (класс m 3m) с гранецентрированными ку-
бическими ячейками, а в кристалле графита атомы образуют слоистую
решетку гексагональной симметрии (класс 6/mmm).
В основном состоянии атом углерода имеет следующую элек-
тронную конфигурацию:
Два неспаренных валентных электрона, находящиеся в состоянии
2р, не могут образовать четыре связи с валентными электронами со-
седних атомов (углерод четырехвалентен), поэтому кристаллизация
1s
2
2s
2
2
p
2
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- …
- следующая ›
- последняя »
