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散逸構造

索引 散逸構造

散逸構造(さんいつこうぞう、dissipative structure)とは、熱力学的に平衡でない状態にある開放系構造を指す。すなわち、エネルギーが散逸していく流れの中に自己組織化のもとが発生する、定常的な構造である。イリヤ・プリゴジンが提唱し、ノーベル賞を受賞した。定常開放系、非平衡開放系とも言う。 散逸構造は、岩石のようにそれ自体で安定した自らの構造を保っているような構造とは異なり、例えば潮という運動エネルギーが流れ込むことによって生じる内海の渦潮のように、一定の入力のあるときにだけその構造が維持され続けるようなものを指す。 味噌汁が冷えていくときや、太陽の表面で起こっているベナール対流の中に生成される自己組織化されたパターンを持ったベナール・セルの模様なども、散逸構造の一例である。またプラズマの中に自然に生まれる構造や、宇宙の大規模構造に見られる超空洞が連鎖したパンケーキ状の空洞のパターンも、散逸構造生成の結果である。

目次

  1. 20 関係: 塩沢由典太陽今田高俊ネゲントロピープラズマテセウスの船ベナール・セルベロウソフ・ジャボチンスキー反応イリヤ・プリゴジンエネルギーエントロピーシステム生命熱力学熱力学的平衡非線形科学超空洞自己組織化散逸散逸構造

  2. システム理論
  3. 非平衡熱力学

塩沢由典

塩沢由典(しおざわ よしのり、1943年10月1日 - )は、日本の経済学者。大阪市立大学名誉教授、前中央大学商学部教授。長野県塩尻市生まれ。

見る 散逸構造と塩沢由典

太陽

太陽(たいよう、Sun、Sol)は、銀河系(天の川銀河)の恒星の一つである。地球も含まれる太陽系の物理的中心であり、太陽系の全質量の99.8 %を占め、太陽系の全天体に重力の影響を与えるニュートン (別2009)、2章 太陽と地球、そして月、pp.

見る 散逸構造と太陽

今田高俊

今田 高俊(いまだ たかとし、1948年4月6日 - )は、日本の社会学者。東京工業大学名誉教授。日本学術会議会員。 兵庫県神戸市生まれ。東京工業大学に文系の大学院である社会理工学研究科を作った。1988年、組織学会高宮賞受賞。2008年、紫綬褒章受章。2021年、瑞宝中綬章受章。 ニクラス・ルーマンのオートポイエーシスを「自己組織化」の概念で彫琢する。

見る 散逸構造と今田高俊

ネゲントロピー

ネゲントロピー (negentropy) は、生命などの系が、エントロピーの増大の法則に逆らうように、エントロピーの低い状態が保たれていることを指す用語である。単に、エントロピーを減少させる物理量、という意味でも使われる。

見る 散逸構造とネゲントロピー

プラズマ

プラズマ(電離気体, plasma)は、荷電粒子(イオンまたは電子)がかなりの割合で存在することを特徴とする、固体・液体・気体と並ぶ物質の4つの基本的な状態の1つR. J. Goldston and P. H. Rutherford, Introduction to plasma physics, Taylor & Francis, Chap.

見る 散逸構造とプラズマ

テセウスの船

テセウスの船(テセウスのふね)はパラドックスの一つであり、テセウスのパラドックスとも呼ばれる。ある物体において、それを構成するパーツが全て置き換えられたとき、過去のそれと現在のそれは「同じそれ」だと言えるのか否か、という問題(同一性の問題)をさす。

見る 散逸構造とテセウスの船

ベナール・セル

ベナール・セル(Bénard cells)とは、薄い層状の流体を下側から均一に熱したときに生じる、規則的に区切られた細胞(セル)状の対流構造をいう。各セルは渦を形成しているので、ベナール渦ともいう。イリヤ・プリゴジンにより提唱された「散逸構造」のうち最もよく知られた例である。

見る 散逸構造とベナール・セル

ベロウソフ・ジャボチンスキー反応

銀と硝酸銀を電極に用いた半電池を使って測定したBZ反応の電気的ポテンシャルの変化ベロウソフ・ジャボチンスキー反応(ベロウソフ・ジャボチンスキーはんのう、Belousov-Zhabotinsky reaction、略してBZ反応とも呼ばれる)とは、セリウム塩などの金属塩と臭化物イオンを触媒としてマロン酸などのカルボン酸を臭素酸塩によりブロモ化する化学反応のことである。系内に存在するいくつかの物質の濃度が周期的に変化する非線型的振動反応の代表的な例として知られている。この反応などの振動反応は平衡熱力学の理論が成り立たない非平衡熱力学(英語版)分野の代表例である。反応溶液の色が数十秒程度の周期で変化する点が演示実験向きであるためしばしば利用されている。

見る 散逸構造とベロウソフ・ジャボチンスキー反応

イリヤ・プリゴジン

イリヤ・プリゴジン(Ilya Prigogine;, 1917年1月25日 - 2003年5月28日)は、ロシア出身のベルギーの化学者・物理学者。非平衡熱力学の研究で知られ、散逸構造の理論で1977年のノーベル化学賞を受賞した。統計物理学でも大きな足跡を残し、「エントロピー生成極小原理」はよく知られている。

見る 散逸構造とイリヤ・プリゴジン

エネルギー

物理学において、エネルギー()またはエナジー()は、仕事をすることのできる能力のことを指す。物体や系が持っている仕事をする能力の総称。エネルギーのSI単位は、ジュール(記号:J)である。

見る 散逸構造とエネルギー

エントロピー

エントロピー(entropy)は、熱力学および統計力学において定義される示量性の状態量である。熱力学において断熱条件下での不可逆性を表す指標として導入され、統計力学において系の微視的な「乱雑さ」「でたらめさ」と表現されることもある。ここでいう「でたらめ」とは、矛盾や誤りを含んでいたり、的外れであるという意味ではなく、相関がなくランダムであるという意味である。を表す物理量という意味付けがなされた。統計力学での結果から、系から得られる情報に関係があることが指摘され、情報理論にも応用されるようになった。物理学者ののようにむしろ物理学におけるエントロピーを情報理論の一応用とみなすべきだと主張する者もいる。

見る 散逸構造とエントロピー

システム

システム(system)は、相互に影響を及ぼしあう要素から構成される、まとまりや仕組みの全体。一般性の高い概念であるため、文脈に応じて系、体系、制度、方式、機構、組織といった多種の言葉に該当する。系 (自然科学) の記事も参照。 それ自身がシステムでありながら同時に他のシステムの一部でもあるようなものをサブシステムという。

見る 散逸構造とシステム

生命

生命(せいめい、)とは、シグナル伝達や自立過程などの生物学的現象を持つ物質を、そうでない物質と区別する性質であり、恒常性、組織化、代謝、、適応、に対する反応、および生殖の能力によって記述的に定義される。自己組織化系など、の多くの哲学的定義が提案されている。ウイルスは特に、宿主細胞内でのみ複製するため定義が困難である。生命は大気、水、土壌など、地球上のあらゆる場所に存在し、多くの生態系が生物圏を形成している。これらの中には、極限環境微生物だけが生息する過酷な環境もある。 生命は古代から研究されており、エンペドクレスは唯物論で、生命は永遠の四元素から構成されていると主張し、アリストテレスはで、生物には魂があり、形と物質の両方を体現していると主張した。生命は少なくとも35億年前に誕生し、その結果、へとつながった。これが、多くの絶滅種を経て、現存するすべての種へと進化し、その一部は化石として痕跡を残している。また、生物を分類する試みも。現代の分類は、1740年代のカール・リンネによる二名法から始まった。

見る 散逸構造と生命

熱力学

熱力学(ねつりきがく、thermodynamics)は、物理学の一分野で、熱や物質の輸送現象やそれに伴う力学的な仕事についてを、系の巨視的性質から扱う学問。アボガドロ定数個程度の分子から成る物質の巨視的な性質を巨視的な物理量(エネルギー、温度、エントロピー、圧力、体積、物質量または分子数、化学ポテンシャルなど)を用いて記述する。

見る 散逸構造と熱力学

熱力学的平衡

熱力学的平衡(ねつりきがくてきへいこう、)は、熱力学的系が熱的、力学的、化学的に平衡であることをいう。このような状態では、物質やエネルギー(熱)の正味の流れや相転移(氷から水への変化など)も含めて熱力学的(巨視的)状態量は変化しない。逆に言えば、系の状態が変化するときは多少なりとも熱力学的平衡からずれていることを意味する。極限として、限りなく熱力学的平衡に近い状態を保って行われる状態変化は、準静的変化とよばれる。また、系が熱力学的平衡であるとき、あるいは局所的に平衡とみなせる部分について、系の温度や圧力などの示強性状態量を定義することができる。 熱力学的に非平衡 (non-equilibrium) であるとは、上記の熱的、力学的、化学的平衡のいずれかが満たされていない状態であり、系に物質またはエネルギーの正味の流れ、あるいは相転移などが生じる。またこのような非平衡状態は不安定であるため別の状態へ転移するが、転移速度が極めて遅いために不安定な状態が維持される場合、この状態を準安定状態という。

見る 散逸構造と熱力学的平衡

非線形科学

非線形科学(ひせんけいかがく、)とは、非線形的な現象についての科学である。 旧来の、もっぱら線形代数だけで説明できる現象を対象とする科学を「線形科学」と呼ぶことができるが、そのような「線形科学」と区別して、「非線形科学」と呼ばれる。非線形な現象を記述する非線形方程式は解析的には解けない場合が殆どであり、数値解析が必要になるため、20世紀のコンピュータの進歩と共に発展して来た、比較的新しい科学分野である。

見る 散逸構造と非線形科学

超空洞

青色の線で囲まれた部分が超空洞 超空洞(ちょうくうどう)とは、宇宙の大規模構造において泡沫状に分布する超銀河団が膜のような形となって包含している「銀河がほとんど存在しない領域」のこと。具体的には、1枚の銀河フィラメントと他のフィラメントとの間に光を発する天体が、約1~1.5億光年程度にわたってほとんど存在しない巨大な空間のことである。宇宙の構造は、石鹸を泡立てたときにできる積み重なった泡に例えられることがあり、泡の膜部分に銀河団や超銀河団が存在していて、超空洞は泡の内側に存在している。ビッグバンで誕生して間もない宇宙には、場所によってわずかなゆらぎ(温度差)がある。そして、それが大規模構造へ、発達していったと考えられる。そのまま英語でボイドまたはヴォイド とも言う。

見る 散逸構造と超空洞

自己組織化

ニオブの化合物が水熱合成において自己組織化し、ナノワイヤーの立方体が形成される様子。 自己組織化(じこそしきか、)とは、物質や個体が、系全体を俯瞰する能力を持たないのに関わらず、個々の自律的な振る舞いの結果として、秩序を持つ大きな構造を作り出す現象のことである。自発的秩序形成とも言う。 複雑かつ幾何学的な形状を持つ雪の結晶の成長や、孔雀の羽に浮かび上がるフォトニック結晶構造に由来する模様など、様々な自然現象の中にも見出すことができる。生殖も、極めて高度な自己組織化の結果と考えられている。

見る 散逸構造と自己組織化

散逸

散逸(さんいつ)とは、物理学においては運動などによるエネルギーが、抵抗力によって熱エネルギーに不可逆的に変化する過程をいい、熱力学においては自由エネルギーの減少に相当する。 例としては、運動エネルギーが摩擦、粘性や乱流によって、また電流エネルギーが電気抵抗によって熱に変化するなどがある。

見る 散逸構造と散逸

散逸構造

散逸構造(さんいつこうぞう、dissipative structure)とは、熱力学的に平衡でない状態にある開放系構造を指す。すなわち、エネルギーが散逸していく流れの中に自己組織化のもとが発生する、定常的な構造である。イリヤ・プリゴジンが提唱し、ノーベル賞を受賞した。定常開放系、非平衡開放系とも言う。 散逸構造は、岩石のようにそれ自体で安定した自らの構造を保っているような構造とは異なり、例えば潮という運動エネルギーが流れ込むことによって生じる内海の渦潮のように、一定の入力のあるときにだけその構造が維持され続けるようなものを指す。 味噌汁が冷えていくときや、太陽の表面で起こっているベナール対流の中に生成される自己組織化されたパターンを持ったベナール・セルの模様なども、散逸構造の一例である。またプラズマの中に自然に生まれる構造や、宇宙の大規模構造に見られる超空洞が連鎖したパンケーキ状の空洞のパターンも、散逸構造生成の結果である。

見る 散逸構造と散逸構造

参考情報

システム理論

非平衡熱力学

定常開放系、動的定常状態、散逸系 別名。