【隨著時間的推移，新的公式解釋分形生長動力學】

明道

【隨著時間的推移，新的公式解釋分形生長動力學】

 

Cauliflowery戰線

一隊在西班牙的研究人員說，它已經開發一個公式，介紹如何複雜的表面圖案，形似菜花狀圖案，隨著時間的推移演變和發展。

研究人員還表明，他們的理論可以應用到一切從實際菜花植物燃燒方面，所有這一切都服從相同的縮放比例法。

該小組說，它是第一次，表面的增長，是非常不同的系統已提供了理論解釋，其物理性質或規模，在它們生長。

研究人員根據他們的研究成果發表在 新物理學雜誌兩個核心原則：分形和普遍性。

分形是一個對象，這是自相似的，或者幾乎是這樣，在所有尺度上或數量。

對象不需要在所有尺度上表現出完全相同的結構，但同樣的“型”的結構必須出現在所有尺度上。

例如，菜花，它是不可能告訴如果它是整個頭部的菜花或只是一個單一的小花的特寫圖像。

簡單地說，分形是一個系統，其中任何一個部分與整體相似的。

類似的系統

普遍性，另一方面，是指任何物理系統，“看”極其相似，儘管其具體細節，或在其影響的規模是非常不同的感覺。

和分形的普遍性是一個很好的例子 - 一切都從一個單一的蕨葉類似於整個工廠，雲，雪花，血管和花椰菜也有類似的分形圖案。

但是，儘管分形的屬性，如它們的形狀和大小，已被廣泛的研究，20世紀70年代以來，其形成的物理機制仍然難以實現。

Nanocauliflowers

新的工作已經開展了由馬里奧·卡斯特羅和他的同事們從Comillas（西班牙）宗座大學，馬德里卡洛斯三世大學，研究所西恩西亞的材料中船重工，理工學院和魯汶大學。

最初，研究沒有開始看形，而不是他們正在研究一種廣泛使用的技術增長被稱為化學氣相沉積（CVD），它允許被精確地控制層的厚度和組合物的薄膜。

團隊一直在尋找各種薄膜生長在實驗室的演變，發現一個電影 - 氫化非晶碳膜 - 有一個非常奇特的圖案，即辨認菜花。

內部的笑話

該小組最初認為其菜花圖案就是 - 抓人眼球的隨機圖案。

它曾經是我們的私人笑話差不多 - 我們曾經打電話給他們我們的nanocauliflowers，卡斯特羅說，他補充說，雖然薄膜像花椰菜，它們要小得多，只是幾百納米。

但後來我們意識到，我們的nanocauliflowers也有相同的自相似的分形特徵與植物，他補充道。
 

其CVD金剛石薄膜，該小組通過實驗研究了菜花狀戰線，並開發了一個統計公式解釋了這些方面是如何隨著時間的推移。

事實證明，這個方程也可用於成功地預測實際花椰菜植物的生長或什至燃燒前 - 或火焰如何隨著時間變化 - 這兩者發生在較大的不同的尺度，但是服從同樣的標度律。

這證明我們的理論超過7級尺度的訂單，卡斯特羅說。

成分的名單

發現在這項工作中，根據該球隊的關鍵，是形成這種隨機生長所需的四種成分的鑑定。

第一個是系統的生長時間。這是至關重要的，這是第二部分“非局域性”或競爭 - 越來越多的系統，如植物試圖長得更高，接受更多的陽光，甚至擴大，並試圖達到氧燃燒火焰的一部分。

非局域在這裡扮演了一個角色，在一個系統的一部分，會發生什麼遠程影響同一系統中的其他遙遠的地方。

第三個要素是隨機性，根據球隊，自然提供的充足。

的最終成分是自相似性 - 分形圖案，其中部分與整體相似的。

卡斯特羅說：儘管分形幾何來描述自然和人工的分形形狀的廣泛成功，純粹的幾何描述不提供洞察的法律支配的出現在時間的形狀 physicsworld.com。

我們相信，知道決定這些模式如何形成和成長的一般規律，這將有助於確定生物和物理機制，都在發揮作用。

研究小組希望它的工作將激勵其他研究人員尋找到真實世界動態的分形，而不只是它們的形態。
 

這項工作發表在 新物理學雜誌。

作者簡介

Tushna糧食 是記者 physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/29/new-formula-explains-the-dynamics-of-fractal-growth-over-time