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8 von 26
Die Selbststrukturierung der Materie
Synergetik in der unbelebten Welt
Verfasserangabe: Hermann Haken ; Arne Wunderlich
Jahr: 1991
Verlag: Braunschweig [u.a.], Vieweg
Mediengruppe: Buch
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 Vorbestellen Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a Standorte: NN.AV Haken / College 6a - Naturwissenschaften Status: Verfügbar Frist: Vorbestellungen: 0
Inhalt
/ AUS DEM INHALT: / / / Schwierige Abschnitte und solche, die zum Verständnis nicht unbedingt benötigt werden, sind mit einem Stern gekennzeichnet. Einleitung 1 1.1 Strukturen - wohin wir auch blicken 1 1.1.1 Strukturen aus Menschenhand 3 1.1.2 Strukturen des Lebens 3 1.1.3 Geordnete Strukturen der unbelebten Natur 4 1.1.4 Scheinbar ungeordnete Strukturen, Fraktale und Chaos 16 1.2 Wie entstehen Strukturen? 24 1.2.1 Das Dilemma der Thermodynamik 24 1.2.2 Die Grundideen der Synergetik 30 1.3 Der Kreis schließt sich: Von Organisation zu Selbstorganisation 41 1.4 Hinweis zum Lesen des Buchs 42 Die Thermodynamik und ihre Grenzen 43 2.1 Aufbau der phänomenologischen Thermodynamik 44 2.1.1 Zum Begriff der Temperatur 44 2.1.2 Die Wärmemenge 47 2.1.3 Innere Energie und Arbeit 47 2.1.4 Der Begriff des Systems in der Thermodynamik 49 2.1.5 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik ... 50 2.1.6 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik... 53 2.1.7 Idealisierte Prozesse der Thermodynamik... 55 2.1.8 Der Carnotsche Kreisprozeß 59 2.1.9 Der maximale Wirkungsgrad 64 2.1.10 Die Festlegung der absoluten Temperatur... 66 2.1.11 Die Entropie 69 2.1.12 Die Vorzugsrichtung des Zeitpfeils 74 2.1.13 Das Grundproblem der Thermodynamik ... 75 2.1.14 Zusammenfassung 79 Anhang zu Kapitel 2.1 79 2.2 Zur statistischen Begründung der Thermodynamik 83 2.2.1 Einführung 83 2.2.2 Der Begriff der Information 86 2.2.3 Makroskopische und mikroskopische Zustände 88 2.2.4 Die Berechnung der Wahrscheinlichkeiten 92 2.2.5 Das Prinzip der unvoreingenommenen Schätzung und das Jaynessche Prinzip 102 2.2.6 Die Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung 103 2.2.7 Die statistische Begründung der Thermodynamik 118 Zur irreversiblen Thermodynamik 125 3.1 Vorbemerkungen 125 3.2 Die Hypothese des lokalen thermischen Gleichgewichts 127 3.3 Ein Beispiel: Die Wärmeleitung 131 3.3.1 Physikalische Grundlagen 131 3.3.2 Die Entropieproduktion 136 3.3.3 Verallgemeinerte Kräfte und Flüsse 139 3.3.4 Das Prinzip der minimalen Entropieproduktion 140 3.3.5 Ein weiteres Beispiel: Die Diffusion 145 3.4 Abschließende Bemerkungen 147 Der Laser als Paradigma der Selbstorganisation 150 4.1 Zum Begriff der Selbstorganisation 150 4.2 Aufbau eines Festkörperlasers 155 4.3 Zur Wechselwirkung zwischen Licht und Atomen 158 4.3.1 Die spontane Emission 161 4.3.2 Die Absorption 162 4.3.3 Die induzierte Emission 163 4.3.4 Zusammenfassung der beteiligten Prozesse 164 4.3.5 Eine Zwischenbetrachtung 169 4.3.6 Neuinterpretation der Lasergleichung (4-27) 173 4.4 Die Verknüpfung zwischen dem mikroskopischen und dem makroskopischen Geschehen 176 4.4.1 Phasenlage zwischen Atomen und Lichtfeld 176 4.4.2 Das Versklavungsprinzip 182 4.5 Konkurrenz und Koexistenz von Laserwellen 185 4.5 Das Rauschen einer Lampe bzw. eines Lasers 190 4.7 Die Analogie zu Phasenübergängen von Systemen im thermischen Gleichgewicht 200 Die grundlegenden Konzepte der Synergetik ... 205 5.1 Das Vorhaben 205 5.2 Die Analyse eines vorliegenden Systems 206 5.3 Ein Blick in die Theorie dynamischer Systeme 209 5.4 Die Bedeutung von Attraktoren 218 5.4.1 Stationäre Zustände und Attraktoren 218 5.4.2 Die Umgebung eines stationären Zustandes 219 5.4.3 Das Auftreten einer Instabilität 224 5.5 Das Versklavungsprinzip der Synergetik 225 5.5.1 Konsequenzen aus der Analyse der linearisierten Version 225 5.5.2 Die vollständigen nichtlinearen Gleichungen 226 5.5.3 Die Hierarchie der Zeitskalen 228 5.5.4 Formulierung des Versklavungsprinzips ... 231 5.5.5 Die Ordnungsparametergleichungen 233 *5.6 Charakterisierung der Instabilitäten 234 *5.7 Phänomenologische Synergetik 241 5.8 Makroskopische Synergetik 247 5.9 Ein Beispiel aus der Lasertheorie 247 Strukturbildung in Flüssigkeiten und Gasen 252 6.1 Einleitung 252 6.2 Das B6nardproblem 267 6.2.1 Vorstellung des Modells 267 6.2.2 Bedingungen für die Konvektionsinstabilität 272 6.2.3 Das Rollenmuster (Wolkenstraße) 279 *6.2.4 Ein mathematisches Modell 287 6.2.5 Höhere Instabilitäten des Rollenmusters ... 296 6.2.6 Bienenwabenmuster 300 6.2.7 Erweiterungen des Systems 301 6.2.8 Das Be"nardproblem auf der Kugel 304 6.3 Das Taylorproblem 310 6.4 Einige Strömungsformen der Erdatmosphäre in den mittleren Breiten 315 6.4.1 Übersicht 315 6.4.2 Der "Antrieb" 315 6.4.3 Der Einfluß der Erddrehung 317 6.4.4 Atmosphärische Strömungen auf verschiedenen Maßstäben 321 6.4.5 Die mittleren Breiten 323 6.4.6 Eine Zusammenfassung 331 6.5 Zur Turbulenz 332 6.5.1 Zur Entstehung turbulenter Zustände 332 6.5.2 Ähnlichkeitsbetrachtungen bei der vollentwickelten Turbulenz 335 6.5.3 Der Trägheitsbereich 340 6.5.4 Zur statistischen Theorie der vollentwickelten Turbulenz 343 Strukturbildung in der Chemie 345 7.1 Einleitung 345 7.2 Mathematische Formulierung der Reaktionsgleichungen 346 7.3 Die Entstehung makroskopischer Strukturen 353 7.4 Ein typisches Beispiel, die Belousov- Zhabotinsky-Reaktion 359 Mustererkennung durch synergetische Computer 360 8.1 Einige Grundbegriffe der Mustererkennung 360 8.2 Eine Dynamik für zwei Merkmale 365 8.3 Eine Dynamik für viele Merkmale 369 8.4 Die Erkennung von Gesichtern 374 *8.5 Das mathematische Modell des synergetischen Computers 378 Aspekte chaotischen Verhaltens 381 9.1 Einleitung 381 9.2 Zeitlich kontinuierliche und diskrete Systeme 383 9.3 Die logistische Abbildung 387 9.3.1 Fixpunkte 387 9.3.2 Stabilität der Fixpunkte 390 9.3.3 Höhere Instabilitäten 392 *9.3.4 Zur mathematischen Formulierung der Selbstähnlichkeit im Fall der logistischen Abbildung 403 *9.3.5 Die Feigenbaumkonstante 8 411 9.3.6 Abschließende Bemerkungen 418 9.4 Andere Wege zum Chaos 419 9.4.1 Das Lorenzmodell 419 9.4.2 Die Smalesche Vorstellung 425 9.4.3 Der von Ruelle und Takens vorgeschlagene Weg 429 9.4.4 Die Intermittenz 431 9.5 Zurück zum Benardproblem 432 9.6 Zur Charakterisierung des Chaos 434 9.6.1 Die Lyapunov-Exponenten 434 9.6.2 Die fraktale Dimension 436 9.7 Zusammenfassung 440 10 Grenzen und Fehlinterpretationen von Thermodynamik und statistischer Physik 442 Programmiervorschläge 450 Bildquellenverzeichnis 458 Literaturverzeichnis 460 Namen- und Sachwortverzeichnis 462
Details
VerfasserInnenangabe: Hermann Haken ; Arne Wunderlich
Jahr: 1991
Verlag: Braunschweig [u.a.], Vieweg
Systematik: NN.AV
ISBN: 3-528-06315-7
Beschreibung: XII, 466 S. : zahlr. Ill. u. graph. Darst.
Mediengruppe: Buch