反応拡散系 (Reaction-Diffusion) による自己組織化パターンのリアルタイムシミュレーション。キャンバス上をドラッグすると種を追加できます。
F は外部から系に物質が流入する速さ(開放系のソース項)、k は系から排出される速さ(シンク項)です。 ONにすると F=0 となり物質の流入が止まり系は閉じた系になります。パターンが徐々に崩れ均一な状態(熱力学的平衡)に緩和していくのが、 散逸構造が「開放系であること」を必要条件とする様子の直接的な観察になります。
H はパターンの空間的な乱雑さ(構造ができると下がる)。D は F(1−u)+kv の平均で、系を流れる物質流束=エントロピー生成速度の近似(系を閉じるをONにすると F=0 になり D が急落するはず)。 両者が逆方向に動くのが「局所秩序は下がっても全体の散逸は維持・増大する」という関係の直接観察になります。
u: 基質, v: 触媒。Du=0.16, Dv=0.08(固定)。境界はトーラス(周期境界)。
σD が小さいほど定常(静止/安定パターン)、大きいほど脈動・カオス的に変化し続けていることを示します。