Синергетика для инженеров. Никитенков Н.Н - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

9
мощности накачки, которую называют пороговой, наблюдается новое
явление: все атомы рабочего тела лазера начинают испускать свет
согласованно или, как говорят, в фазе. Цуги излучения разных атомов
начинают совмещаться и усиливать друг друга, и возникает один
гигантский цуг. При дальнейшей накачке интенсивность цуга возрастает.
(Подробнее о работе лазера см. раздел 3.4).
Аналогия между лазерным излучением и фазовым переходом, кроме
внешнего сходства процессов, заключалась в том, что при сопоставлении
математического описания классических фазовых переходов и лазерного
излучения, уравнения для них практически совпали. Разным в этих
уравнениях был лишь физический смысл величин. Таким образом,
аналогия оказалась более глубокой, чем просто внешнее сходство. Хакен в
отношении этих процессов отметил, что в обоих случаях происходит
самоорганизация, связанная с кооперативным (коллективным и
согласованным) поведением. Действительно, коллективно
самоорганизуются молекулы в узлах кристаллической решетки,
коллективно выстраиваются элементарные магнитные моменты в
ферромагнетике, атомы коллективно и согласованно испускают
когерентное излучение в лазере. Этот аспект исследования
самоорганизации Хакен назвал синергетическим.
Хакен решил расширить сферу исследований. Он обратил внимание на
явление образования гидродинамических шестигранных структур,
напоминающих пчелиные соты, на поверхности вязкой жидкости, налитой
тонким слоем в сосуд, подогреваемый снизу, которое было открыто еще в
1900 г. французским ученым Х. Бенаром. (Подробнее об экспериментах
Бенара см. раздел 3.1). Возникновение подобных структур, как выяснилось
позже, не является чем-то уникальным. Оно зависит от вязкости жидкости
и размеров сосуда. Анализируя это явление, Хакен обнаружил аналогию
между образованием ячеек Бенара и фазовыми переходами. В случае ячеек
Бенара, используя только поток тепловой энергии извне, слой вязкой
жидкости самоорганизуется, образует новую структуру. Аналогичное
явление происходит и в лазере: под воздействием энергетической накачки
извне излучение рабочего тела лазера самоорганизуется – из хаотичного
становится когерентным. То же происходит и при других фазовых
переходах: изменении агрегатных состояний вещества, намагниченности,
симметрии кристаллов и других. Все эти различные по своей физической
природе явления можно назвать самоорганизацией, поскольку в них имеет
место скачкообразное качественное (а не только количественное)
изменение состояний, свойств, структур систем. Хакеном были
отмечены следующие общие черты этих явлений.
Во-первых, согласованность, коллективность или кооперативность. Не
любой коллективный процесс может привести к самоорганизации, а только

Страницы