WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

Панчелюга Виктор Анатольевич О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ПОДОБИЯ ФОРМЫ СПЕКТРОВ АМПЛИТУД ФЛУКТУАЦИЙ В ПРОЦЕССАХ РАЗНОЙ ПРИРОДЫ Специальность 03.00.02 – Биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Пущино - 2008 1

Работа выполнена в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН.

Научный консультант: проф., доктор биологических наук Шноль Симон Эльевич

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук, с. н. с., Намиот Владимир Абрамович доктор физ.-мат. наук, с. н. с., Нечипуренко Юрий Дмитриевич

Ведущая организация: Институт биохимической физики РАН им. Н.М. Эмануэля

Защита состоится 18 декабря 2008 года в 16-00 часов на заседании диссертационного совета Д 501.002.11 по защите кандидатских и докторских диссертаций на физическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, г. Москва, ГСП-2, Ленинские горы, д. 1, стр. 2, в Южной физической аудитории.

С диссертацией можно ознакомится на физическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в читальном зале научной библиотеки им. А.М. Горького.

Автореферат разослан « 18 » ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.002.11 доктор физико-математических наук _Хомутов Г.Б.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.

Объект исследования и актуальность темы.

Феномен макроскопических флуктуаций (ФМФ), являющийся объектом исследований настоящей работы, был открыт более 50-ти лет назад (1951-1956 г.г.) в попытках уменьшить «разброс результатов» при производстве возможно более точных измерений скоростей биохимических реакций. Последовавшее за этим, примерно, 30-ти летнее исследование флуктуаций величин результатов однотипных (стандартных) последовательных измерений параметров биохимических реакций привело к формированию метода попарного сравнения гистограмм, который, в настоящее время, является основным инструментом исследования ФМФ. Использование этого метода для исследования временных рядов флуктуаций, позволило выявить следующие основные закономерности присущие феномену макроскопических флуктуаций:

• в каждый данный момент тонкая структура – форма гистограмм, построенных по результатам измерения флуктуаций любых процессов в данном географическом пункте с высокой вероятностью сходна;

• эта форма закономерно изменяется со временем (с периодами, равными солнечным и звездным суткам, рядом периодов в районе суток, периодами, определяемыми движением Земли по околосолнечной орбите);

• эффект местного времени: в разных географических пунктах (опыты проведены при синхронных измерениях в Арктике, Антарктике, разных странах Европы и Америки) сходные по форме гистограммы наблюдаются в одно и то же местное время;

• зависимость формы гистограмм от направление вылета -частиц показана при измерениях флуктуаций скорости -распада образцов Pu c использованием коллиматоров, вырезающих пучки -частиц, вылетающих в определенных направлениях.

Основной результат этих исследований состоит в доказательстве обусловленности тонкой структуры спектров амплитуд флуктуаций – формы соответствующих гистограмм – космофизическими факторами.

Как было отмечено, работы по изучению феномена макроскопических флуктуаций начинались с исследования флуктуаций скорости биохимических реакций и около 30-ти лет биохимические системы являлись основным и единственным объектом исследований.

Выяснение универсального характера феномена и расширение, в связи с этим, области исследований на физические системы, не отменяет важность получаемых результатов для понимания биофизических процессов. Поэтому, важным представляется увеличение пространственно-временного разрешения метода и на этой основе уточнение и расширение знаний о феноменологии ФМФ. Полученные при этом результаты должны способствовать лучшему пониманию природы дискретных значений параметров, характеризующих биологические объекты. Космофизическая обусловленность феномена макроскопических флуктуаций будет способствовать лучшему пониманию механизмов действия факторов внешней среды на химикобиологические и физические системы.

Цель и задачи исследования.

Основными целями диссертационной работы были следующие:

• разработка методики, позволяющей значительно увеличить пространственно-временное разрешение метода исследований феномена макроскопических флуктуаций;

• исследования эффекта местного времени на малых пространственновременных масштабах;

• исследования эффекта местного времени для случая движущихся источников флуктуаций;

• исследование факторов, определяющих форму получаемых в эксперименте спектров амплитуд флуктуаций.

Научная новизна работы.

Научная новизна работы заключается в следующих новых результатах:

• разработана методика использования полупроводниковых источников флуктуаций для исследований феномена макроскопических флуктуаций, позволившая значительно увеличить пространственно-временное разрешение метода исследований;

• показано существование эффекта местного времени на расстояниях вплоть до 0.75 м;

• обнаружена фрактальная структура пика местного времени;

• исследована азимутальная выраженность эффекта местного времени и показано, что эффект наиболее выражен для направлений север-юг и восток-запад;

• показано существование эффекта местного времени для движущихся источников флуктуаций;

• найдено, что выраженность эффекта местного времени зависит от величины угла между осью симметрии измерительной системы и вектором скорости ее движения;

• показано существование выделенной формы гистограмм, появляющейся в момент максимума солнечного затмения.

Практическая значимость работы.

Результаты диссертации были использованы при планировании и подготовке эксперимента на борту Международной космической станции, осуществляемого в соответствии с Федеральной космической программой «Наука МКС» в сотрудничестве с Федеральным государственным унитарным предприятием Центральный научноисследовательский институт машиностроения и Научноисследовательским институтом ядерной физики им. Д.В. Скобельцина МГУ им. М.В. Ломоносова. Также, часть приведенных в работе результатов, являлась предметом российско-германского проекта «Разработка и создание автоматизированной системы для синхронного мониторинга шумовых процессов». Результаты исследований феномена макроскопических флуктуаций могут быть использованы при планировании и интерпретации биофизических исследований.

Экспериментально установленная космофизическая обусловленность феномена, его универсальный характер важны для понимания действия внешних факторов на химико-биологические системы.

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены автором диссертации в устных выступлениях на нижеследующих конференциях и семинарах:

1. Анизотропия пространства и формы гистограмм при измерениях процессов различной природы. // Российский междисциплинарный семинар по темпорологии, 5 декабря 2006 г., Москва, МГУ им М.В. Ломоносова.

2. Space-Time Anisotropy revealed during investigation of various processes fluctuations. // ADVANCES IN MODERN NATURAL SCIENCES, 3rd International Conference INTERNAS’2007, Kaluga, Russia, May 22, 2007.

3. Space-time structure and macroscopic fluctuations phenomena. // XIII International Conference «Physical Interpretations of Relativity Theory», Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia, 2 - 5 July 2007.

4. On the fractal structure of a space discovered with investigation of the local time effect. // International Meeting «Finsler Extension of Relativity Theory» Bauman Moscow State Technical University, MoscowFryazino, Russia, 24-30 September 2007.

5. Результаты исследований эффекта местного времени на малых пространственно-временных масштабах. // VII Международная крымская конференция «Космос и биосфера», Судак, Крым, Украина, 1 – 6 октября, 2007 года.

6. Феномен макроскопических флуктуаций и проблема автоматизации сравнения формы гистограмм. // Выступление на семинаре кафедры интеллектуальных систем Механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия, 21 ноября 2007 года.

7. Пространственно-временная неоднородность и спектры амплитуд флуктуаций в процессах разной природы. // Шестая научная конференция «Проблемы биологической физики» памяти Л.А. Блюменфельда, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия, ноября 2007 года.

8. Heterogeneity of space revealed during investigations of various processes fluctuations. // VII Международная конференция «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO ‘08 Москва 28 - 31 января 2008 г., Институт проблем управления им.

В.А. Трапезникова РАН.

9. Экспериментальные исследования и астрофизические наблюдения, свидетельствующие о существенной неоднородности и анизотропии реального пространства-времени. // Школа-семинар «Финслеровы обобщения теории относительности» «Лесное озеро» 30 апреля – мая 2008 г.

10. Macroscopic fluctuations phenomenon and fractal nature of space-time // II. Internationales Genesis-Symposium Hochkartige Wissenschaftler gewhren Einblick in brisante Forschungen. Holiday Inn Munich City Centre, Hochstrasse 3, Mnchen, 21-22 Juni 2008.

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 19 печатных работах, в том числе в 11 статьях в научных журналах, 5 - в сборниках статей и трудах конференций, 1 - в сборнике тезисов конференции, 2 – в электронном архиве Cornell University.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из Введения, пяти глав, заключения, выводов и списка литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов работы, выносимых на защиту.

Дается краткое описание работы.

Первая глава имеет своей целью рассмотреть историю возникновения метода попарного сравнения тонкой структуры (ТС) гистограмм, построенных по коротким непересекающимся отрезкам временных рядов флуктуаций в процессах различной природы. Данная глава включает в себя два раздела, относящиеся к двум различным периодам исследований. Первый раздел описывает исследования, проводившиеся в 1951-1980 гг. Второй раздел дает обзор работ, выполненных в течение приблизительно 20 лет, начиная с 80-х годов прошлого века, и преимущественно сконцентрирован на результатах исследований, полученных с использованием метода попарного сравнения тонкой структуры гистограмм, которые хронологически предшествуют исследованиям, составляющим предмет настоящей работы.

Раздел 1.1 первой главы посвящен истории открытия феномена макроскопических флуктуаций и становлению метода попарного сравнения тонкой структуры гистограмм. К данному периоду относятся работы связанные с исследованием флуктуаций в протекании химикобиологических реакций. В этот период формируется понимание универсальной природы феномена макроскопических флуктуаций и совершается постепенный переход к исследованию, помимо химикобиологических систем, флуктуаций в физических системах. Также в этот период формируются представления о неслучайности ТС гистограмм, построенных по коротким (30-60 точек) отрезкам временных рядов и происходит формирование метода попарного сравнения гистограмм, являющегося основным инструментом исследования феномена макроскопических флуктуаций (ФМФ).

Раздел 1.2 первой главы дает обзор работ составляющих основную часть феноменологии ФМФ. Рассматриваются следующие эффекты:

• Эффект ближней зоны, состоящий в достоверно более высокой вероятности появления сходных гистограмм в ближайших (соседних) не перекрывающихся интервалах рядов результатов измерений.

• Универсальность феномена макроскопических флуктуаций, заключающаяся в высокой вероятности сходства формы гистограмм, построенных по результатам одновременных, независимых измерений флуктуаций в процессах различной качественной природы.

• Периодичность проявления феномена макроскопических флуктуаций, проявляющаяся в наличии суточных («звездного» - 1436 минут и «солнечного» - 1440 минут) периодов изменения вероятности реализации гистограмм данной формы, а также в наличии около-27-и суточных периодов изменения вероятности реализации гистограмм данной формы и годичных периодов («календарного» (365 солнечных суток) и «звездного» (сидерического: 365 солнечных суток плюс часов и 9 минут).

• Эффект местного времени - высокая вероятность появлениях пар сходных гистограмм в разных географических пунктах в одно и то же местное (долготное) время.

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.