Het belang van Belousov-Zhabotinsky (BZ) reacties

Sommige kenmerken van complexe adaptieve systemen, het onderwerp van dit blog, zijn ongrijpbaar, bijvoorbeeld omdat ze ingewikkelde oorzaken of mechanismes hebben, omdat we dat niet zo hebben geleerd of omdat ze tegen de intuïtie ingaan. Dat bemoeilijkt de communicatie erover. Eén voorbeeld daarvan is dat zulke systemen ver-uit-evenwicht zijn. Dat wordt vaak geassocieerd met chaotische verschijnselen, wanorde dus. Daar hebben veel mensen weinig ervaring mee, onder andere omdat het geen onderdeel uitmaakt van het lespakket op scholen: meestal gaat het over evenwichten.

Een BZ reactie is een voorbeeld van een scheikundig proces dat ver-uit-evenwicht is. Het is belangijk omdat het laat zien dat chemische reacties zich niet altijd in evenwichtssituaties afspelen. Het is een auto-katalytische reactie, waarin reagerende stoffen andere stoffen opleveren die op hun beurt de productie van de eerste weer bevorderen en zovoort. In het eerste filmpje hieronder is te zien dat (onder invloed van licht) in het mengsel  bovendien patronen ontstaan en dat is bijzonder, want er ontstaat orde in een systeem dat niet in evenwicht is en waarvan je wanorde zou verwachten. Het is namelijk wonderlijk dat al die moleculen zich uit eigen beweging op een ordelijke manier ten opzichte van elkaar gaan ‘gedragen’.

Op Wikipedia te vinden bij Belousov–Zhabotinsky reaction: An essential aspect of the BZ reaction is its so called “excitability”; under the influence of stimuli, patterns develop… Some clock reactions such as Briggs–Rauscher and BZ … can be excited into self-organising activity through the influence of light.

In het tweede filmpje is ook een autokatalytische oscillerende chemische reactie weergegeven, de Briggs-Rauscher reactie. Deze reactie is ook ver-uit-evenwicht en levert ook orde op, door in een vaste volgorde gedurende een redelijk lange tijd van kleur te veranderen.

 

Lane over Individuele Keuzes en Marktaandeel

Deze post is gebaseerd op het artikel ‘Information Contagion: Is what is good for each best for all?’ van David Lane, 1997, in SFI Proceedings The Economy as an Evolving Complex System. De vraag is hoe keuzes van individuele kopers via hun interacties leiden tot een marktaandeel. Lees verder Lane over Individuele Keuzes en Marktaandeel

Dialoog uit The Counselor

Dit is de transcript van twee dialogen uit de film The Counselor naar het boek van Cormac Mc Carthy. Het onderwerp van de gesprekken is de onafwendbare en, in dit geval uiterste, consequentie van een beslissing. Het is een mooi en huiveringwekkend gesprek over hoe een terloops genomen beslissing in de toekomst enorme gevolgen zal hebben. Lees verder Dialoog uit The Counselor

Chaotische attractor in muziekstuk

In het bijgevoegde filmpje zijn de noten van een muziekstuk op een chaotische attractor, in dit geval de Lorentz attractor, gezet door pianiste Diane Dabby van MIT. In het filmpje is het originele stuk te horen en dan is het stuk opnieuw te horen, maar dan ‘gemapped’ op de attractor, en hoe het stuk gaandeweg op elegante wijze ‘van de rails loopt’. Dit is illustratief voor de manier waarop in chaotische systemen een patroon continu en geleidelijk verandert.

Dit is de link naar nog een video van een interview van de componiste door Steve Strogatz.

 

Mandelbrot set ingezoomd

In dit filmpje op youtube wordt 10^340 keer op de Mandelbrot fractal ingezoomd. Dit betekent op zich niets, maar het geeft wel een idee van de (semi-) zelfgelijkvormigheid op allerlei zoomniveaus. Het verband is dat attractoren van veel (niet alle) chaotische systemen een fractale structuur hebben. Dat betekent een mate van (niet altijd volledige) zelfgelijkvormigheid op elke schaal. Oftewel, de patronen op verschillende schalen lijken veel op elkaar.

Chaos Theorie en gehaakte attractoren

In dit interview met de wiskundigen Hinke Osinga en Bernd Krauskopf leggen ze gedetailleerd maar begrijpelijk uit wat chaos theorie is en waarom het relevant is.

Zij zijn eerder bekend geworden door via algoritmes patronen te maken en daarmee kleden in de vorm van verschillende attractoren te haken.

Interview Hinke Osinga en Bernd krauskopf

Kauffman en Darley: Natural Rationality

Dit artikel van S.A. Kauffman en V.M. Darley, in Santa Fe Proceedings, The Economy as an Evolving Complex System, beschrijft een model van een economisch systeem, waarbij het gedrag van agenten het gevolg is van de voorspellingen die ze doen over het gedrag van andere agenten in hun nabijheid. De conclusie is dat agenten beperkt rationeel gaan handelen door de interactie met hun omgeving. Dit is interessant, omdat duidelijker wordt hoe een agent (lees: bedrijf of bedrijfsonderdeel) zich kan gedragen om zijn fitness te verhogen in een veranderende omgeving. Lees verder Kauffman en Darley: Natural Rationality

Origins of Order

Maxwell’s Demon revisited
De demon scheidt snelle deeltjes van de langzame en laat ze toe in vat B door telkens een klep te openen als een snel deeltje in de richting van vat B gaat (vat A bevat dus steeds meer langzame deeltjes). Er ontstaat dan een tegendruk in vat B, namelijk omdat de snelle deeltjes daarin een grotere kans hebben om met elkaar te botsen. Die tegendruk kan alleen worden opgeheven als de demon sterk is: hij blijft dan snel genoeg om de klep voldoende snel open te doen om de administratie bij te blijven houden van de banen van de deeltjes in het systeem. Als de demon zwak is dan is die toenemende tegendruk een steeds groter probleem om de toegang te blijven regelen.
Lees verder Origins of Order

Kans, Tijd en Orde

In eerdere posts is het begrip entropie voorbij gekomen. En in het verlengde daarvan is het begrip tijdpijl (‘arrow of time’) besproken. Het verband tussen die begrippen is dat de tijdpijl in de richting wijst van toenemende entropie, oftewel van de entropieproductie. Entropie wordt geassocieerd met toenemende chaos en afnemende structuur, maar de correcte omschrijving is de richting van een onomkeerbaar proces. Lees verder Kans, Tijd en Orde

Entropie en Rising Flow

De ‘werkdoelstelling’ van dit blog is een apparaat te vinden om vooruit te kunnen voorspellen of een bedrijf op de langere termijn levensvatbaar is of niet. Om dat te kunnen doen moet de thermometer erin: het zoeken is naar één of andere parameter die bepalend of op zijn minst indicatief is voor de levensvatbaarheid, of er, zo gezegd, ‘leven in zit’. Mijn uitgangspunt voor deze post is dat een andere manier om datzelfde aan te duiden de ‘mate van levendheid’ van het systeem is. Als die bekend zou zijn, dan is dat een indicatie van de levensvatbaarheid – en met excuses voor de semantiek. Lees verder Entropie en Rising Flow