Оглавление
Оглавление
Предисловие редакторов перевода . . . . .
Предисловие автора к русскому изданию . . .
Предисловие ко второму изданию . . . . . .
Предисловие к первому изданию . . . . . . .
Цель - в , . . . . . . . .
Почему следует прочесть эту книгу
Порядок и беспорядок. Несколько типичных примеров
Некоторые типичные задачи и трудности .
План изложения материала. . .
Вероятность . . . . . . . . .
Чему мы можем научиться из азартных игр
Объект нашего исследования: выборочное пространство
Случайные величины . . . . . Вероятность . . . . . . . .
Распределение . . . .
Случайные величины и плотность вероятности
Совместная вероятность
Математическое ожидание E) и моменты .
Условные вероятности
Независимые и зависимые случайные величины .
Производящие функции и характеристические функции
Специальный случай распределения вероятнстей: биноминальное распределение
Распределение Пуассона . . .
Нормальное (гауссово) распределение
Формула Стирлинга . . .
Информация . . . . . . . .
Как далеко может забрести пьяный
Некоторые основные идеи Прирост информации: иллюстрация
зе
. Центральная предельная теорема . .
6
Информационная энтропия и ограничения .
2 Оглавление
34. Пример из физики: термодинамика . . . . . . . . . . 78 35°. Элементы термодинамики необратимых процессов . . . . . 82 36. Энтропия — проклятие статистической механики? . . . . . 91
Глава 4. Случайность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Как далеко может забрести пьяный .1. Модель броуновского движения 4.2. Модель случайного блуждания и соответствующее кинетиче
ское уравнение . Совместная вероятность и траектории. Марковские процессы.
Уравнение Чепмена — Колмогорова. Интегралы по траекториям . . - - - - - - - 105 . Как использовать совместные распределения вероятностей.
Моменты. Характеристическая функция. Гауссовы процессы 111 45. Кинетическое уравнение 46. Точное стационарное решение кинетического уравнения для
систем с детальным равновесием . Кинетическое уравнение для системы с детальным равновесием. Симметризация. Собственные значения и собственные состояния . Метод Кирхгофа решения кинетического уравнения . . . . 122 . Теоремы о решениях кинетического уравнения . . . . . . 126 4.10. Смысл случайных процессов. Стационарное состояние, флук
туации, время возвращения 4.1.1 ". Кинетическое уравнение и ограниченность термодинамики не
обратимых процессов . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Глава 5. Необходимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Старые структуры уступают место новым .1. Динамические процессы . Критические точки и траектории на фазовой плоскости. Еще
раз о предельных циклах . . . . . . . . . . . . . . 141 53°. Устойчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 54. Примеры и упражнения на бифуркацию и устойчивость . . 156 , Классификация статических неустойчивостей или элементар
ный подход к теории катастроф Тома . . . . . . . . . 163
Глава 6. Случайность и необходимость . . . . . . . . . . . . 178
Реальный мир нуждается и в том и в другом .1. Уравнения Ланжевена: пример . . . . . . . . . . . . 178 .2". Резервуары и случайные силы . . . . . . . . . . . . 184 .3. Уравнение Фоккера — Планка . . . . . . . . . . . . 191 .4. Некоторые свойства и стационарные решения уравнения Фок
кера — Планка . . . . 198 65. Зависящие от времени решения уравнения Фоккера — Планка 205 . Решение уравнения Фоккера — Планка с помощью интегралов
по траекториям . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.7. Аналогия с фазовыми переходами 68. Аналогия с фазовыми переходами в непрерывной среде: пара
метр порядка, зависящий от пространственных координат . 221
Оглавление
Глава 7. Самоорганизация . . . . . . . .
Долгоживущие системы подчиняют себе короткоживущие с 1 стра465
.1. Организация . . . . . . . . . . . . . . 72. Самоорганизация 73. Роль флуктуаций: надежность или адаптивность? Переклю
ЧЕНИе - в - - - - - «в в - - - - - - . Адиабатическое исключение быстро релаксирующих пере
менных из уравнения Фоккера — Планка 4 и , и . Адиабатическое исключение быстро релаксирующих перемен
ных из кинетического уравнения 76. Самоорганизация в непрерывно распределенных средах.
Основные черты математического описания . . . . . . . Обобщенные уравнения Гинзбурга — Ландау для неравновесных фазовых переходов . Вклады высших порядков в обобщенные уравнения Гинзбур
. Скейлинговая теория непрерывно распределенных неравновес
НЫХ СИСТёМ 7.10". Неустойчивость типа мягкой моды . . . . . . . . . 7.11". Неустойчивость типа жесткой моды
Глава 8. Физические системы . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1. Кооперативные эффекты в лазере: самоорганизация и фазо
вый переход 8.2. Уравнения лазера в модовом представлении . . . . . . . 83. Понятие параметра порядка . . . . . . . . . . . . 84. Одномодовый лазер . . . . . . . . . . . . . . 85. Многомодовый лазер 86. Многомодовый лазер с непрерывным распределением мод.
Аналогия со сверхпроводимостью .7. Фазовый переход первого рода в одномодовом лазере . 88. Иерархия неустойчивостей в лазере и ультракороткие лазерНые ИМПУЛЬСЫ 89. Неустойчивости в гидродинамике: проблемы Бенара и Тей
- - - - - - - - - - - - - - - - - - ,10. Основные уравнения 8.11. Введение новых переменных . . . . . . . . . 4 .12. Затухающие и нейтральные решения 8.13. Решение вблизи область нелинейности). Эффектив
ные уравнения Ланжевена 8.13а. Уравнение Фоккера — Планка и его стационарное решение .14. Модель статистической динамики неустойчивости Ганна вблизи порога 815. Устойчивость упругих конструкций: некоторые основные идеи
Глава 9. Химические и биохимические системы . . . . . . . . .
9.1. Химические и биохимические реакции 92. Детерминированные процессы без диффузии. Случай одной переменной 93. Реакция и уравнения диффузии . . . . . . . . . . . .
Модель реакции с диффузией в случае двух или трех переменных: брюсселятор и орегонатор Стохастическая модель химической реакции без диффузии. Процессы рождения и гибели. Случай одной переменной . . 319 Стохастическая модель химической реакции с диффузией.
Случай одной переменной . в Стохастическое рассмотрение брюсселятора вблизи неустой
чивости типа мягкои моды . . . . . . . . . . . . . 329 Химические цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
Приложение к биологии . . . . - - - - - - - - - - 339
Экология. Динамика популяций . . . . . . . . . . . 335 Стохастическая модель системы хищник — жертва . . . . . 340 Простая математическая модель процессов эволюции . . . 341 Модель морфогенеза . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Параметры порядка и морфогенез . . . . 9 4 , , 346
Некоторые замечания относительно моделей морфогенеза . . 356
Социология и экономика . . . . . . . . . . . . . . . 359
Социология: стохастическая модель формирования
общественного мнения . . . . . . . . . . . . . . . 359 Фазовые переходы в экономике . . . . . . . . . . . . 362
Хаос . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
Что такое хаос? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Модель Лоренца . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Как возникает хаос . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Хаос и нарушение принципа подчинения параметру порядка 373 Корреляционная функция и частотное распределение . . . 375 Дискретные отображения. Удвоения периода. Хаос. Перемежаемость . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377а
Некоторые замечания исторического характера и перспективы
Основная и дополнительная литература и комментарии . . . 388
Хакен Герман Выдающийся немецкий физик-теоретик; специалист по междисциплинарным исследованиям; один из основоположников синергетики и автор самого термина «синергетика».
Родился в 1927 г. Степень доктора философии (Ph. D.) по математике получил в Эрлангенском университете, где с 1956 г. читал лекции по теоретической физике. С 1960 г. — профессор на кафедре теоретической физики Штутгартского университета. Автор многочисленных работ в области теории групп, физики твердого тела, лазерной физики и нелинейной оптики, статистической физики, физики плазмы, теории бифуркаций, моделей морфогенеза. Всемирную известность получили учебники Г. Хакена «Синергетика» и «Квантово-полевая теория твердого тела», монография «Теория лазеров», а также написанные в соавторстве с Х. К. Вольфом книги «Физика атомов и квантов» и «Молекулярная физика и элементы квантовой химии». Герман Хакен — почетный доктор четырех университетов, член нескольких академий, лауреат многих международных научных наград, в числе которых — премия Макса Борна и медаль Британского института физики и Немецкого физического общества (удостоен в 1976 г. за выдающийся вклад в теорию возбужденных состояний в твердых телах и квантовую оптику, в особенности в теорию лазеров), медаль Альберта Майкельсона Института Франклина (США) (1981 г., за работы по теории лазеров и создание синергетики), медаль Макса Планка, присуждаемая Немецким физическим обществом (1990). В настоящее время Г. Хакен является заслуженным профессором Штутгартского университета (Германия). |