藻类利用生物气体可以为世界提供食物

在瑞士,一个自发组织的研究小组已经研究了一种万法,种用蓝绿藻解决了在处理生物气体发生器方面所碰到的一个主要难题,使其成为廉价的蛋白质来源。生物气体发生器是指把植物残体杂草粪便等有机物质放置池中,利用细菌发酵。发酵后池中的淤泥可作为肥料:产生的所谓生物气体可用于燃烧和照明。     

实用的分形

分形已经成为科学的统一原理之一,但是,除了计算机图形学以外,这些几何形状在技术上的应用却是姗姗来迟。不过,在过去十年中,研究人员已经开始把分形应用于天线设计这一复杂得出了名的课题中。     

聚焦电子束诱导SiO_x纳米线表面碳沉积的分形生长

电子束诱导沉积技术已被证实可以实现各种材料的分形生长,但是目前尚未发现聚焦电子束辐照下低维纳米结构表面未受辐照位置的分形生长现象,造成了聚焦电子束诱导分形生长机理研究的空白与片面性.以透射电子显微镜中残留的有机气体分子为前驱体,室温下利用高能聚焦电子束辐照,研究了一维非晶SiOx纳米线表面未受辐照位置碳沉积的分形生长.利用高分辨透射电子显微镜对SiOx纳米线表面非晶碳的沉积过程进行原位观察,发现了SiOx纳米线表面未受辐照位置非晶碳的不均匀沉积及分形生长,并捕捉到了碳沉积分形生长过程的细节.同时对聚焦电子束诱导SiOx纳米线表面未受辐照位置非晶碳的不均匀沉积及分形生长机理进行了深入的探索.     

关于子分形的一个定理

近年来,由于各学科的广泛需要,人们对分形的研究产生了极大的兴趣。许多间题亟待解决,例如具有分数维数的点集(即分形)的子集是否仍具有相同分数维数的分形等。对此,我们进行了探讨,得到如下定理: 定理记分形E的一个子集为E_1,若E_1在E中稠密,则E_1是一个与E有相等的容量维的子分形。容量维定义为     

磨屑轮廓的雷达图分形表征

在磨屑轮廓分形表征中引入雷达图的概念作为表征磨屑轮廓特征方法. 研究表明, 由于雷达图是以磨屑轮廓尺寸最长轴的中点作为中心, 最长轴作为起始指标线, 雷达图指标线与磨屑轮廓交点距雷达图中心的距离作为测量参数, 消除了码尺法无固定起始点及无法辨别不同磨屑具有相似轮廓弧度等缺陷的影响; 随着磨屑外形轮廓从圆形向条形发展, 以雷达图表征的磨屑外形轮廓的分形维数由低向高变化, 具有很强的规律性和尺寸独立性, 并与磨屑产生的工况条件及磨损状态具有一定的对应性; 通过与其他磨屑轮廓分形表征方法比较发现, 采用雷达图分形表征方法对不同形状磨屑的表征有足够的数值梯度来避免误差影响. 另外, 磨屑图像采集质量和分度序列可影响磨屑的雷达图表征结果, 随着分度序列数值的增加, 磨屑的分形维数趋于稳定并具有唯一性, 是一种较为有效的磨屑轮廓表征方法.     

微晶与纳米硅薄膜表面形貌分形特征的研究

对纳米硅薄膜的微结构研究一直是这个领域中令人感兴趣的问题.Mandelbrot提出的分形理论可用于材料显微结构的定量表征,而分形维数是描述分形结构特征的一个重要几何参量.近年来,人们利用光学显微镜和SEM等手段对薄膜材料和金属断口的表面形貌进行了很多研究,但由于实验手段的限制,通常只能获得材料在微米尺度上的分形特征,而且存在实验过程和数据处理繁琐等缺点.80年代初发展起来的STM,具有纳米量级乃至原子量级的分辨率,能够非破坏性地直接获得样品表面形貌的实空间三维图象,便于进行数据处理,从而使人们可较方便地在纳米乃至原子尺度上对材料的表面进行研究.我们首先采用STM在纳米尺度上对不同工艺条件下按常规PECVD技术制备的微晶及纳米硅薄膜的表面形貌进行了观测,并结合分形理论计算了样品表面形貌的分形维数D,从而找到了D值与样品微结构参数之间的联系.1 实验过程实验所用的硅薄膜样品是在常规PECVD系统中,使用高比例的高纯氢稀释的硅烷作为反应气体,利用RF+DC双重功率源激励等离子体辉光放电制备得到的.薄膜样品的厚度～1μm,衬底为普通的玻璃片.样品表面微观形貌的观测是采用CSTM-9000型STM(中国科学院化学研究所生产)在常温和大气中完成的.观测前,样品在稀释的HF中漂洗,以除去表面上的氧     

Pd/a-Ge双层膜中金属诱导晶化引起的分形

目前,分形的研究已成为国内外普遍关注的问题.对于金属/半导体二元薄膜体系,在金属诱导非晶半导体晶化的过程中,常常出现雪花状的分形结构.见诸文献的有关报道,多为没有化合物生成的金属、半导体共晶系统,例如Au/a-Ge(Si),Ag/a-Ge(Si)和Al/a-Ge(Si)等等.对于有化合物生成的金属/半导体薄膜体系,这种研究报道很少.段建中等曾在Pd/a-Si中发现了分形,分形出现的同时有多种硅化物产生.对于分形形成的机制,已建立了若干模型,其中扩散限制聚集(DLA)模型是很成功的,但DLA模型难以解释金属/半导体二元薄膜体系中分形的成因.吴自勤教授等根据薄膜体系中分形晶化的微观结构观测,提出了由温度场控制的随机逐次成核(RSN)模型,在解释薄膜的分形晶化时十分令人满意.为     

出自简单系统的复杂结构

一个简单的物理系统可以被定义为一个满足简单定律的系统,但是支配规则的简单性并不一定意味着所得结果的平庸性。恰恰相反,基本定律对许多粒子的作用在一段很长的时间间隔内常常会形成有趣的结构和过程(我们本身可能就是这个原理产生的结果)。因此,在自然界中观察到的所有的千姿百态的结构不是物理定律复杂性造成的后果,而是来自相当简单的定律被许多次反复的应用。在最近几年中,物理学家已经对这类衍生出来的复杂性的许多例子进行了研究。在1986年1月的《今日物理》专栏中,我在自然界分形描述的意义上讨论了有限扩散凝聚模型的例子。自从那篇专栏文章发表后,人们研究了许许多多物理上分形的例子,并且致力     

模糊分形与动态分形

自从70年代由曼德尔伯罗特创立分形几何理论以来,人们可以对确定性的和随机性的不规则现象进行研究了。为了把分形几何理论应用于模糊现象的研究,有必要定义新的分形概念。《模糊分形与动态分形》对此作了有益的探索。     

音乐与分形

分形概念的产生,使得自然科学家对音乐能进行一定程度的量化研究。但事情远没有如此简单。     

地震的分形特征及R／S标度不变性

分形是研究复杂自然现象的有力工具之一。本文在统计分形概念基础上介绍了分形在地震学中的应用，对地震活动在时间和空间分布上表现出的分形特征进行简单综述。通过对地震频度时间序列和时间间隔序列中存在的R／S标度不变性的分析，探讨了地震活动中的自仿射分形特性，并展望了R／S分析方法在地震活动性研究中的前景。     

编后

将根瘤菌导入非豆科作物的研究,不仅具有重大的理论意义,而且可产生巨大的经济效益。因此这一课题一直受到世界上许多生物学家的关注。本刊对此课题也一直予以注视。从1980年以来,曾多次刊登我国科研工作者王曼新、聂延富等在这方面的工作。本期又刊登了陈廷伟等的实验结果。陈廷伟等的工作不仅验证了聂延富的2,4-D诱发产生根瘤的工作,而且有了发展。可见在这方面的研究工作,目前我国是处于领先地位的。本刊热忱期望我国的科研工作者继续在这一领域作出更大的贡献。完整而未受外界影响的生物体是一个分形结构。全息元就是生成元。生物全息律是分形的体现。《生物全息律的数学描述》一文用分形理论讨论了全息元     

分形几何在植物根系研究中的应用

非线性科学的分支——分形几何近年来发展迅速,它的应用几乎涉及到了自然科学的各个方面,甚至于社会科学.本文从简要介绍分形的基本原理入手,综述了分形几何在植物根系研究中的应用.     

应用分形理论划分洪水分期的两种新途径

分析了水文现象的随机性、非线性、确定性和相似性, 在一定尺度范围内(如年内季节间)洪水表现出自相似性等分形特性, 以此作为应用分形理论的论据. 提出了用分形理论划分洪水分期的两种新途径: 按时间尺度容量维和空间尺度相似维划分洪水分期, 给出了两种分形维数测度具体步骤. 并以漳河水库历年汛期日最大流量为研究系列样本, 结果表明: 无论是用容量维数途径, 还是用相似维数途径划分的洪水分期一致, 且与经验统计方法划分的洪水分期基本一致, 但两种分形维数途径比经验统计方法划分洪水分期具有定量、客观计算简便等明显优点, 有利于在生产实际中推广应用.     

多重分形:热力学类比、相变和子波变换

扼要介绍了分形理论中逐渐兴起的多重分形在热力学类比、相变和子波变换等方面的研究情况。     

复杂生理信号的多重分形质量指数谱分析

生理信号属于非稳态的时变信号. 因此, 非线性分析方法能更好地揭示其特性与机理. 已有研究表明, 由复杂自调节系统产生的生理信号具有分形结构. 提出一种新的多重分形复杂度检测方法——质量指数谱分析, 着重刻画谱曲线的整体弯曲程度, 揭示分形结构复杂性. 方法描述了该谱曲线上所有相邻点对应分形维数差异的非线性叠加, 解决原有参数无法充分反映信号分形结构全部子集信息的不足. 用确定性分形系统Cantor集进行检验, 完全可以区分不同复杂程度的混沌序列, 并不受信号非平稳性及噪声干扰影响. 通过对人体心率变异性(HRV)信号和睡眠脑电(sleep EEG)信号统计分析, 可有效判别处于不同生理和病理状态的人群, 在运算速度和准确性上均比传统参数有一定提高. 该研究能够为临床应用提供有价值的信息.     

分形人口学初探

将分形的方法引入人口动力学和人口分布的研究,揭示出人口系统变化的控制参量,人口分布服从多重分形,从而探索了城市演化的分形模型。     

Au/a-Ge双层膜中的分形形成对薄膜阻抗的影响

近年来,金属-半导体薄膜体系中分形现象的研究已取得了很大的进展,薄膜中分形晶化的本质正逐渐被人们揭示。然而,这方面的研究工作多着眼于体系中分形形成的动力学机制,很少研究分形形成后体系的物性变化及其规律。分形晶化后的金属半导体薄膜体系,微观结构发生了明显的改变,其宏观物性也可能发生相应的变化。分形维数度量了体系的什么性质,这是很值得关注和研究的课题.本文考察了Au/a-Ge双层膜的分形晶化行为,首次对具有不同分形维数的薄膜样品的电阻率进行了测量,发现薄膜电阻率与分形晶化的行为和分形维数有明显的关系,并对这一实验结果进行了合理解释。     

“可燃烧的冰”

在未来,从海底或北极永冻层以下采集的冰状天然气可作为一种清沽、环保燃料,用于汽车燃料、家庭取暖等、目前,美国研究人员将它们称为“气体水合物”．在适当的状态下这种冰冻形式的天然气能够燃烧产生火焰。     

过渡分形

过渡分形李后强，李贤彬（四川联合大学物理系，成都６１００６４）定义１：复杂非线性系统在演化过程中所形成的其结构奇异性和维数随时间变化的分形称为过渡分形（Ｔｒａｎｄｅｎｔｔｒａｃｔａｌ），记过渡分形在时刻ｔ的分维为Ｄ（ｔ）（ｔ≥０）。研究在时刻ｔ的分形...