Cum functioneaza reactia Belousov – Zhabotinsky ?

[morpheus]

Am ajuns la povestea chimistului rus Boris Belousov prin intermediul unui superb documentat, Viata secreta a haosului. E de gasit pe Youtube, daca sunteti cumva interesati sa il vedeti.

Filmul este despre evolutia ideilor din teoria haosului, plecand de la prima incercare a lui Alan Turing de a descrie matematic morfogeneza si pana la progresele de data recenta ale unor echipe de programatori de a simula pe calculator selectia naturala, dar la viteze mult mai mari decat o face natura.

Reactia de care vorbesc, descoperita de chimistul rus in 1951, nu e descrisa in detaliu in film, dar ideea e ca se ajunge la o solutie care oscileaza periodic intre galben si alb, un asa-numit oscilator chimic. Mai mult, solutia respectiva se si auto-organizeaza spontan in tot  soiul de forme si modele.

Poate cineva cu studii de chimie sa ne spuna mai multe despre cum functioneaza reactia descoperita de Belousov si cum a contribuit descoperirea asta la evolutia ideilor din teoria haosului?

Foarte interesant, din perspectiva istoria, e si faptul ca rezultatele de atunci ale lui Belousov nu au fost acceptate spre publicare de publicatiile de gen din URSS din cauza faptului ca veneau in contradictie cu paradigma stiintifica a vremii. Un document foarte bun pe tema asta este aici.

[florin_try]

 Reactia BZ e un exemplu tipic de sistem ce evolueaza departe de echilibru.

 Daca factorii externi sunt intre anumite limite, atunci concentratiile speciilor variaza in mod ciclic si se obtin oscilatii de concentratie observabile macroscopic in intreg volumul de reactie.
 In limbajul dinamicii nelineare, sistemul sufera o asa numita bifurcatie Hopf, si trece de la stare stationara la o evolutie de tip cilcu limita (vezi http://en.wikipedia.org/wiki/Limit-cycle ce inseamna cilcu limita).

 Daca modifici conditiile/constringerile externe, fiecare oscilatie poate splita in alte doua oscilatii si obtii o evolutie in timp a concentratiilor chimicalelor care arata ca o sinusoida dubla. Acest gen de splitare poate continua in cascada, asa incit se obtine la un moment dat o functie oscilanta aleator, adica comportament haotic.

  Ca sa apara acest gen de oscilatii, trebuie sa existe cross-termeni in reactiile chimice (care vor genera termeni nelineari in ecuatiile diferentiale ce descriu sistemul). Poveste lunga, insa pe scurt: o specie trebuie sa poata da feed-back negativ la un moment dat.

 Cred ca mecanismul BZ e bine explicat aici: http://www.edu365.cat/aulanet/comsoc/treballsrecerca/treballs_03_04/treb_publicats/Oscillating%20reactions/bz_exp.pdf

 ------

 In context istoric reactia BZ e importanta, caci arata ca sistemele ce evolueaza departe de echilibru chimic se pot organiza de la sine, si se pot adapta stimulilor externi (intr-o anumita masura), schimbindu-si ca atare comportamentul. Nu e nevoie de nici un Dumnezeu ca sa apara autoorganizare; autoorganizarea poate aparea de la sine, daca stimulii externi sunt indepliniti. De asemeni, autoorganizarea e o proprietate generala si nu neaparat specifica speciilor biologice sau 'vii'. Consideratiile filosofice ce pot deriva din acest domeniu (al termodinamicii departe de echilibru si dinamicii nelineara) sunt desigur mult mai complexe si nu pot fi puse in citeva rinduri. Necesita ani de gindire si raz-gindire.  

-----

 Este o diferenta fundamentala intre haosul stocastic/brownian la echilibru ( sau in preajma echilibrului/ sau la starea stationara),  si haosul generat de sistemele ce evolueaza departe de echilibru: In primul caz oscilatiile haotice au amplitudinea radical(N), adica nu sunt detectabile macroscopic, iar in al doilea caz amplitudinea oscilatiilor e masurabila macroscopic.

----

 In opinia mea (ne-expert in domeniu) la bifurcatia Hoph, cind apar oscilatii periodice mari, oscilatorii stocastici/brawnieni  de dinaintea bifurcatiei  se pun in rezonanta (ca si cum ceva ii coreleaza pe distance mari) si devin o singura oscilatie observabila macroscopic.
 Oare este inteles cum apare aceasta corelatie ce pune in faza toti oscilatorii aia minusculi brawnieni? Senzatie mea e ca nu, - vezi tu, de fapt modelele fenomenologice vorbesc pe dinafara. Probabil e o problema delicata de corelatii intre scali de spatiu/timp multiple, de la molecular la mezo-scala. Dar cum?

 

[ariel55]

Am gasit o explicatie si o prezentare:

[meteor]

Am ajuns la povestea chimistului rus Boris Belousov prin intermediul unui superb documentat, Viata secreta a haosului. E de gasit pe Youtube, daca sunteti cumva interesati sa il vedeti.

Aici la fel este o poveste (similara) interesanta: http://tvkultura.ru/video/show/brand_id/20898/video_id/156391