ПРОТЕКАНИЯ ТЕОРИЯ

ПРОТЕКАНИЯ ТЕОРИЯ
ПРОТЕКАНИЯ ТЕОРИЯ

(перколяции теория, от лат. percolatio - процеживание; просачивания теория) - матем. теория, к-рая используется в физике для изучения процессов, происходящих в неоднородных средах со случайными свойствами, но зафиксированными в пространстве и неизменными во времени. Возникла в 1957 в результате работ Дж. Хаммерсли (J. Hammersley). В П. т. различают решёточные задачи П. т., континуальные задачи и т. н. задачи на случайных узлах. Решёточные задачи в свою очередь делятся на т. н. задачи узлов н задачи связей между ними.

Задачи связей. Пусть связи - рёбра, соединяющие соседние узлы бесконечной периодич. решётки (рис., о). Предполагается, что связи между узлами могут быть двух типов: целыми или разорванными (блокированными). Распределение целых и блокированных связей в решётке случайно; вероятность того, что данная связь является целой, равна х. Предполагается, что она не зависит от состояния соседних связей. Два узла решётки считаются связанными друг с другом, если их соединяет цепочка целых связей. Совокупность связанных друг с другом узлов наз. кластером. При малых значениях x целые связи, как правило, далеки друг от друга и доминируют кластеры из небольшого кол-ва узлов, однако с увеличением x размеры кластеров резко увеличиваются. Порогом протекания ( х c )наз. такое значение х, при к-ром впервые возникает кластер из бесконечного числа узлов. П. т. позволяет вычислить пороговые значения х с, а также исследовать топологию крупномасштабных кластеров вблизи порога (см. Фракталы). С помощью П. т. можно описать электропроводность системы, состоящей из проводящих и непроводящих элементов. Напр., если предположить, что целые связи проводят электрич. ток, а блокированные не проводят, то окажется, что при х < х с уд. электропроводность решётки равна О, а при х > х с она отлична от 0.

4017-12.jpg

Протекание по решётке: а - задача связей (путь протекания сквозь указанный блок отсутствует); б - задача узлов (показан путь протекания).


Решёточные задачи узлов отличаются от задач связей тем, что блокированные связи распределены на решётке не поодиночке - блокируются все связи, выходящие из к.-л. узла (рис., б). Блокированные таким способом узлы распределены на решётке случайно, с вероятностью 1 - х. Доказано, что порог х с для задачи связей на любой решётке не превышает порога х с для задачи узлов на той же решётке. Для нек-рых плоских решёток найдены точные значения х с. Напр., для задач связей на треугольной и шестиугольной решётках х с= 2sin(p/18) и х с=1 - 2sin(p/18). Для задачи узлов на квадратной решётке х с =0,5. Для трёхмерных решёток значения х с найдены приближённо с помощью моделирования на ЭВМ (табл.).

Пороги протекания для различных решёток

Тип решётки

х с для задачи связей

х с Для задачи узлов

Плоские решётки



шестиугольная

0,6527

0,7

квадратная

0,5

0,59

треугольная

0,3473

0,5

Трёхмерные решётки



типа алмаза

0,39

0,43

простая кубическая

0,25

0,31

объёмноцентрированная кубическая

0, 18

0,25

гранецентрированная кубическая

0,12

0,2

Континуальные задачи. В этом случае вместо протекания по связям и узлам рассматриваются явления переноса в неупорядоченной сплошной среде. Во всём пространстве задаётся непрерывная случайная ф-ция координат 4017-13.jpg. Зафиксируем нек-рое значение 4017-14.jpg ф-ции 4017-15.jpg и назовём области пространства, в к-рых 4017-16.jpg чёрными. При достаточно малых значениях 4017-17.jpg эти области редки и, как правило, изолированы друг от друга, а при достаточно больших 4017-18.jpgони занимают почти всё пространство. Требуется найти т. н. уровень протекания 4017-19.jpg- мин. значение 4017-20.jpgпри к-ром чёрные области образуют связанный лабиринт путей, уходящий на бесконечное расстояние. В трёхмерном случае точное решение континуальной задачи пока не найдено. Однако моделирование на ЭВМ показывает, что для гауссовых случайных ф-ций 4017-21.jpgв трёхмерном пространстве при 4017-22.jpgдоля объёма, занимаемая чёрными областями, приолижённо равно 0,16. В двумерном случае доля площади, занимаемая чёрными областями при 4017-23.jpg, точно равна 0,5.

Задачи на случайных узлах. Пусть узлы не образуют правильную решётку, а случайно распределены в пространстве. Два узла считаются связанными, если расстояние между ними не превышает фиксированное значение 4017-24.jpgЕсли 4017-25.jpgмало по сравнению со ср. расстоянием между узлами, то кластеры, содержащие 2 или больше связанных друг с другом узлов, редки, однако число таких кластеров резко растёт с увеличением г и при нек-ром критич. значении 4017-26.jpg возникает бесконечный кластер. Моделирование на ЭВМ показывает, что в трёхмерном случае 4017-27.jpg0,864017-28.jpg, где N- концентрация узлов. Задачи на случайных узлах и их разл. обобщения играют важную роль в теории прыжковой проводимости.

Эффекты, описываемые П. т., относятся к критическим явлениям, характеризующимся критич. точкой, вблизи к-рой система распадается на блоки, причём размер отд. блоков неограниченно растёт при приближении к критич. точке. Возникновение бесконечного кластера в задачах П. т. во многом аналогично фазовому переходу второго рода. Для матем. описания этих явлений вводится параметр порядка, к-рым в случае решёточных задач служит доля Р(х )узлов решётки, принадлежащих к бесконечному кластеру. Вблизи порога протекания ф-ция Р(х )имеет вид

4017-29.jpg

где 4017-30.jpg- численный коэф., b - критич. индекс параметра порядка. Аналогичная ф-ла описывает поведение уд. электропроводности s(х )вблизи порога протекания:

4017-31.jpg

где В 2- численный коэф., s(1) - уд. электропроводность при c= 1, f - критич. индекс электропроводности. Пространственные размеры кластеров характеризуются радиусом корреляции R(x), обращающимся в 4017-32.jpg

при 4017-33.jpg

4017-34.jpg

Здесь B3 - численный коэф., а- постоянная решётки, v - критич. индекс радиуса корреляции.

Пороги протекания существенно зависят от типа задач П. т., но критич. индексы одинаковы для разл. задач и определяются лишь размерностью пространства d (универсальность). Представления, заимствованные из теории фазовых переходов 2-го рода, позволяют получить соотношения, связывающие различные критич. индексы. Приближение самосогласованного поля применимо к задачам П. т. при d >6. В этом приближении критич. индексы не зависят от d; b = 1, 4017-35.jpg=1/2.

Результаты П. т. используются при изучении электронных свойств неупорядоченных систем, фазовых переходов металл- диэлектрик, ферромагнетизма твёрдых растворов, кинетич. явлений в сильно неоднородных средах, физ.-хим. процессов в твёрдых телах и т. д.

Лит.: Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., 2 изд., т. 1-2, М., 1982; Шкловский Б. И., Эфрос А. Л., Электронные свойства легированных полупроводников, м., 1979; 3 а й-ман Д. М., Модели беспорядка, пер. с англ., М., 1982; Эфрос А. Л., Физика и геометрия беспорядка, М., 1982; Соколов И. М., Размерности и другие геометрические критические показатели в теории протекания, "УФН", 1986, т. 150 с. 221. А. Л. Эфрос.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

Полезное


Смотреть что такое "ПРОТЕКАНИЯ ТЕОРИЯ" в других словарях:

  • Теория перколяции — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии …   Википедия

  • ТЕОРИЯ ПОЗНАНИЯ — Гносеология (от греч. gno sis знание, logos слово, понятие), Эпистемолог и я (от греч. episteme знание) раздел философии, исследующий природу человеческого познания, его источники и предпосылки, отношение знания к предмету познания, условия… …   Философская энциклопедия

  • теория деятельности — создана в советской психологии. Значительный вклад в нее внесли Л. С. Выготский, С. Л. Рубинштейн, Леонтьев, А. Р. Лурия, А. В. Запорожец, П. Я. Гальперин и многие другие. Основа ее представления о строении деятельности (см. деятельность:… …   Большая психологическая энциклопедия

  • Теория управления — Теория управления  наука о принципах и методах управления различными системами, процессами и объектами. Основами теории управления являются кибернетика и теория информации. Суть теории управления состоит в построении математической модели на …   Википедия

  • Теория познания —         гносеология, эпистемология, раздел философии, в котором изучаются проблемы природы познания и его возможностей, отношения знания к реальности, исследуются всеобщие предпосылки познания, выявляются условия его достоверности и истинности. В …   Большая советская энциклопедия

  • ТЕОРИЯ МАЛЫХ ГРУПП — специальная социологич. теория, предметом к рой является место и функции малых групп в системе соц. организма, их специфика как элементов соц. структуры. Т.м.г. включает в себя положения, раскрывающие зависимость малых групп от закономерностей… …   Российская социологическая энциклопедия

  • Теория деятельности — система научного описания деятельности, созданная отечественными психологами и педагогами. В основе ее лежат представления о строении деятельности, признание ее неразрывного единства с сознанием. Исходными положениями и принципами отечественной… …   Основы духовной культуры (энциклопедический словарь педагога)

  • Фрактальная теория — Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория)  в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория. Данная теория основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой… …   Википедия

  • ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ — физическая теория, в развитии которой необходимо различать 3 этапа. 1) Принцип относительности классической механики (Галилей, Ньютон) гласит: во всех равномерно и прямолинейно движущихся системах механические процессы протекают точно так же, как …   Философская энциклопедия

  • Относительности теория —         физическая теория, рассматривающая пространственно временные свойства физических процессов. Закономерности, устанавливаемые О. т., являются общими для всех физических процессов, поэтому часто о них говорят просто как о свойствах… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»