АВТОВО́ЛНЫ

АВТОВО́ЛНЫ, вол­но­вые про­цес­сы, со­хра­няю­щие свои ха­рак­те­ри­сти­ки по­сто­ян­ны­ми за счёт рас­пре­де­лён­но­го в ак­тив­ной сре­де ис­точ­ни­ка энер­гии. Ха­ракте­ри­сти­ки А.: пе­ри­од, дли­на вол­ны (или дли­тель­ность им­пуль­са), ско­рость и фор­ма за­ви­сят толь­ко от ло­каль­ных свойств сре­ды и в оп­ре­де­лён­ных пре­де­лах не за­ви­сят от на­чаль­ных ус­ло­вий. Тер­мин «А.» пред­ло­жен Р. В. Хох­ло­вым по ана­ло­гии с тер­ми­ном «ав­то­ко­ле­ба­ния». А. под­раз­де­ля­ют­ся на сле­дую­щие осн. клас­сы: 1) бе­гу­щие фрон­ты (рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни и фрон­тов пе­ре­клю­че­ния фа­зо­вых пе­ре­хо­дов, та­ких, как «про­вод­ник – по­лу­про­вод­ник», «про­вод­ник – сверх­про­вод­ник» и т. п.); 2) бе­гу­щие им­пуль­сы (рас­про­стра­не­ние элек­трич. им­пуль­сов по нерв­ным во­лок­нам); 3) спи­раль­ные А. (рас­про­стра­не­ние элек­трич. воз­бу­ж­де­ний в нерв­ной се­ти на по­верх­но­сти серд­ца); 4) кру­говые А. от ве­ду­щих цен­тров; 5) син­хрон­ные ав­то­ко­ле­ба­ния во всей сре­де; 6) ста­цио­нар­ные, или дис­си­па­тив­ные струк­ту­ры. Боль­шин­ст­во ти­пов А. мож­но на­блю­дать в хи­ми­че­ски ак­тив­ной сре­де, пред­став­ляю­щей со­бой тон­кий слой рас­тво­ра, в ко­то­ром идёт ав­то­ко­ле­ба­тель­ная ре­ак­ция окис­ле­ния ма­ло­но­вой ки­сло­ты бро­ма­том ка­лия при уча­стии катализатора – ком­плекс­ных ионов же­ле­за (ре­ак­ция Белоусова – Жа­бо­тин­ско­го).

На­ча­ло тео­ре­тич. ис­сле­до­ва­ний ав­то­вол­но­вых струк­тур и про­цес­сов вос­хо­дит к ра­бо­там А. Н. Кол­мо­го­ро­ва, И. Г. Пет­ров­ско­го, Н. С. Пис­ку­но­ва, англ. учёно­го Р. Фи­ше­ра, Я. Б. Зель­до­ви­ча и Д. А. Франк-Ка­ме­нец­ко­го. Тео­рия ста­цио­нар­ных А. (дис­си­па­тив­ных струк­тур) впер­вые пред­ло­же­на А. М. Тью­рин­гом (1952). В от­кры­тии и ис­следова­нии ав­то­вол­но­вых про­цес­сов в хи­мич. сре­дах и в мио­кар­де важ­ное мес­то при­над­ле­жит ра­бо­там Б. П. Бе­лоусо­ва, А. М. Жа­бо­тин­ско­го, А. Н. Заи­ки­на, Г. Р. Ива­ниц­ко­го и В. И. Крин­ско­го. Даль­ней­шие экс­пе­рим. и тео­ре­тич. ис­сле­до­ва­ния вы­яви­ли оп­ре­де­ляю­щую роль А. в не­ко­то­рых ат­мо­сфер­ных яв­ле­ни­ях, в ди­намике фа­зо­вых пе­ре­хо­дов, в ра­бо­те те­п­ло­вы­де­ляю­щих эле­мен­тов, в функ­цио­ни­ро­ва­нии и взаи­модей­ст­вии по­пу­ля­ций, в жиз­нен­но опас­ных на­ру­ше­ни­ях рит­ма серд­ца, в функ­цио­ни­ро­ва­нии кро­ве­нос­ных со­су­дов, в дви­же­нии ци­то­плаз­мы, в мор­фо­ге­не­зе, где А. от­вет­ст­вен­ны за об­ра­зо­ва­ние струк­тур, пред­ше­ст­вую­щих фор­ми­ро­ва­нию мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов. При­ме­ра­ми А. мо­гут слу­жить рас­про­стра­не­ние воз­бу­ж­де­ния по нерв­ным и мы­шеч­ным клет­кам, рас­про­стра­не­ние на­се­ко­мых-вре­ди­те­лей по по­лю, за­се­ян­но­му с.-х. куль­ту­рой (по­пу­ля­ци­он­ные вол­ны). Ав­то­вол­но­вые про­цес­сы ле­жат в ос­но­ве мн. про­цес­сов управ­ле­ния и пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции в био­ло­гич. сис­те­мах и иг­ра­ют важ­ную роль в ди­на­ми­ке эко­ло­гич. сис­тем (напр., в со­об­ще­ст­вах ти­па «хищ­ник – жерт­ва»).

Для ма­те­ма­тич. опи­са­ния и тео­ре­тич. ана­ли­за ав­то­вол­но­вых про­цес­сов обыч­но ис­поль­зу­ют­ся не­ли­ней­ные диф­фе­рен­ци­аль­ные урав­не­ния в ча­ст­ных про­из­вод­ных, напр. не­ли­ней­ные па­ра­бо­лич. урав­не­ния (ти­па «ре­ак­ция–диф­фу­зия»), учи­ты­ваю­щие как ло­каль­ные взаи­мо­дей­ст­вия в ак­тив­ной сре­де, так и диф­фу­зи­он­ные про­цес­сы, под­дер­жи­ваю­щие рас­про­стра­не­ние А. и фор­ми­ро­ва­ние дис­си­па­тив­ных струк­тур. Обыч­но это сис­те­мы диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний с не­ли­ней­ны­ми ис­точ­ни­ка­ми и сто­ка­ми, ис­ко­мы­ми функ­ция­ми в ко­то­рых яв­ляют­ся кон­цен­тра­ции взаи­мо­дей­ст­вую­щих ве­ществ, элек­трич. по­тен­циа­лы, ко­ли­че­ст­во те­п­ло­ты, чис­ло жи­вых объ­ек­тов на еди­ни­цу пло­ща­ди и т. п.