论文部分内容阅读
自然界中,广泛地存在着一类远离平衡态的自组织现象。其中,螺旋波便是这类时空自组织结构中最具有代表性的一种。在物理系统,化学反应以及生物组织中,我们都可以发现它的踪迹.目前,有一种观点认为,心脏中的螺旋波以及失稳导致的湍流态与心脏疾病(心动过速,心律不齐)有密切的关系。由于它的普遍和重要,在过去的三十年里,关于螺旋波以及与之相关的文献不胜枚举,而且还常常是顶级期刊(自然,科学,物理评论快报)的封面文章。在这篇简短的论文当中,我们介绍了螺旋波动力学的基本背景,并且重点研究了局域弱周期刺激和介质的周期形变对螺旋波的作用。
在第一章中,我们介绍了自然界中形形色色的波状斑图以及用来描述这种波的数学摸型,并且着重介绍了在各种可激发介质包括物理、化学、生物系统中的螺旋波。
第二章我们详细研究了螺旋波在弱局域周期刺激下的行为。数值模拟表明,对于稳定的螺旋波,如果我们在螺旋波的端点附近(包括端点本身)进行局域的周期刺激的话,螺旋波会发生共振漂移的现象。并且,我们利用弱形变近似的方法,从理论上加以了验证。数值结果和理论预言有很好的吻合。更为有趣的是,利用上述的方法,我们可以抑制螺旋波的破碎。具体的讲,如果无任何外场时,对于合适的参数,稳定的螺旋波会失稳最终导致螺旋波的破碎,形成湍流态。但是,当我们在螺旋波的端点附近进行周期刺激时,上述的这种转变变会被抑制。此外我们还讨论这种效应的基本机制。
在第三章中,我们考虑了当介质本身发生周期形变时,螺旋波的动力学行为。我们的重点还是放在对抑制螺旋破碎的研究。这种想法基于下面两个事实:1)心脏是不断的收缩与扩张,心脏组织不断的发生形变;2)化学实验上已经实现了可以发生形变的介质。数值研究表明,合适的形变参数同样可以稳定螺旋渡,从而阻止螺旋波的破碎。此外,我们还与他人的工作做了比较。
最后,我们对前面做了总结,并且简单的讨论了今后的工作。