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Originaltitel:
Complexity and Criticality
Inhalt des Buches:
Dieses Buch bietet eine anspruchsvolle und anregende Einführung in die zeitgenössischen Themen Komplexität und Kritikalität und erforscht deren gemeinsame Grundlage der Skaleninvarianz, ein zentrales verbindendes Thema des Buches. Kritikalität bezieht sich auf das Verhalten ausgedehnter Systeme an einem Phasenübergang, bei dem Skaleninvarianz vorherrscht.
Die vielen einzelnen mikroskopischen Teile bewirken makroskopische Phänomene, die durch die Betrachtung eines einzelnen Teils allein nicht verstanden werden können. Die Phänomenologie der Phasenübergänge wird anhand der Perkolation eingeführt, einem einfachen Modell mit einem rein geometrischen Phasenübergang, das es dem Leser ermöglicht, sich intuitiv mit Begriffen wie Skaleninvarianz und Renormierung vertraut zu machen. Anschließend wird das Ising-Modell vorgestellt, das einen thermodynamischen Phasenübergang von einem ungeordneten zu einem geordneten System beschreibt, wenn die Temperatur in einem externen Nullfeld gesenkt wird.
Durch die Betonung von Analogien zwischen Perkolation und dem Ising-Modell wird die Intuition des Lesers für Phasenübergänge entwickelt, so dass der zugrunde liegende theoretische Formalismus vollständig verstanden werden kann. Diese Gleichgewichtssysteme durchlaufen nur dann einen Phasenübergang, wenn ein externer Akteur bestimmte externe Parameter auf bestimmte Werte einstellt.
Neben Fraktalen und Phasenübergängen gibt es in der Natur viele Beispiele für das Auftreten solch komplexer Verhaltensweisen in langsam angetriebenen Nichtgleichgewichtssystemen: Erdbeben in seismischen Systemen, Lawinen in körnigen Medien und Regenfälle in der Atmosphäre. Eine Klasse von Nicht-Gleichgewichtssystemen, die nicht durch die Einstellung externer Parameter eingeschränkt sind, um ein kritisches Verhalten zu erreichen, wird im Rahmen einfacher Modelle untersucht, wobei sich zeigt, dass die wiederholte Anwendung einfacher Regeln spontan zu komplexem Verhalten führen kann, das in den Regeln selbst nicht kodiert ist. Die gemeinsame Grundlage von Komplexität und Kritikalität wird identifiziert und auf eine Reihe von Nicht-Gleichgewichtssystemen angewendet.
Abschließend wird der Leser aufgefordert, darüber zu spekulieren, ob Selbstorganisation in Nicht-Gleichgewichtssystemen ein vereinheitlichendes Konzept für so unterschiedliche Bereiche wie statistische Mechanik, Geophysik und Atmosphärenphysik sein könnte. Unter http: //www.complexityandcriticality.com finden Sie Animationen zu den Modellen im Buch (verfügbar für Windows und Linux), Lösungen zu den Übungen sowie eine Liste mit Korrekturen.
Weitere Daten des Buches:
| ISBN: | 9781860945045 |
| Autor: | |
| Verlag: | |
| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Hardcover |
| Erscheinungsjahr: | 2005 |
| Seitenzahl: | 408 |
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