最新材料物理学第5.1-2混沌幻灯片.ppt

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1、材料物理学第5.1-2混沌二混沌现象逻辑斯谛差分方程logisticaldifferentalequationxn+1=xn(1-xn)x[0,1]0<<4当=4时出现混沌，表现出对初始条件的敏感性。8/3/20212材料物理学第5章讲稿2.Logical方程的解＝4，x0=0.1,x0=0.10000001X2=0.9216,X2=0.9216000358……..….……………X52=0.634955928,X52=0.06634225158/3/20213材料物理学第5章讲稿三混沌1.两种随机性（1）外在随机性由于受到外界诸因素的影响而产生。人们对

2、其中的某些因素的作用的原因通常是不清楚的。系统在任何时刻即使是很短时间内其状态也是不确定的，因而是不可预报的。只能对系统进行统计描述，给出概率性的分布规律。8/3/20217材料物理学第5章讲稿系统在短期内按确定规律演化，且可以有预报的期限，只是在足够长的时间后系统才变得不确定。内在随机性是指和系统的足够长的时间后的行为。内在随机性存在于大量的保守系统与耗散系统中，它是在完全确定论的方程中不需要任何附加随机因素亦可出现类似的随机行为，导致混沌的出现。（2）内在随机性8/3/20218材料物理学第5章讲稿2.什么是混沌？混沌一般指在确定性的动力学系统的“无规则的运

3、动”或“不确定性行为”。这些“无规则的运动”或“不确定性行为”集中表现于非线性动力学系统运动规律所具有的内存随机性。在非线性系统中，确定性系统可能呈现长期行为的不可预测性和对初始值的敏感性，确定系统中的内在随机性和蝴蝶效应。8/3/20219材料物理学第5章讲稿(1)内在随机性。描述混沌系统的演化方程确定,但演化行为不确定;系统短期行为确定,但长期行为不确定。(2)对初值的敏感依赖性。“蝴蝶效应”。系统对初值敏感性依赖的根源仍然在于系统内的非线性相互作用,对于一维迭代系统就表现为非线性迭代方程。(3)奇异性。从整体上看系统稳定;从局部上看系统不稳定。2.混沌的三

4、要素：8/3/202110材料物理学第5章讲稿3.混沌说明了什么？世界本质是非线性的，线性的只是极少数。一些线性的系统实际上是简化的。自然界只有一个，但描述它有两条途径：决定论描述和概率论描述。牛顿力学是决定论的代表：已知系统的运动方程和初始条件就可决定今后的状态。统计物理和量子力学是概率论的代表：它们对大量偶然随机事件作统计性描述。决定论与概率论是两种对立描述自然界的途径。8/3/202111材料物理学第5章讲稿混沌理论认为在完全决定论系统中可以出现随机行为，使复杂系统的理论开始建立在更符合客观实际的基础上。混沌现象是自然界中普遍现象，在微观、介观、宏观和宙观

5、领域处处可见。混沌是跨学科的：从数学、物理已扩展到生物、地学、宇宙和社会科学。混沌不仅是一种理论而且是一种方法。8/3/202112材料物理学第5章讲稿生物信息的传递RNA-Protein蛋白质生物合成物质基础mRNA和遗传密码64个遗传密码起始密码子AUG原核GUG、UUG终止密码子UAAUAGUGA特点连续性简并性普遍性特殊性摆动性摆动学说反密码子1位GCUUAGIACUtRNA转运氨基酸一级结构4种A、U、G、C排列顺序，化学修饰ψ、D二级结构三叶草3’受体臂，CCA3'D臂反密码子臂多余臂TψC臂高级结构倒L折叠式分类起始tRNA原核fMet-tRNAf

6、Met真核Met-tRNAMet延伸tRNA校正tRNA无义突变错义突变同义突变、移码突变氢键rRNA核糖体原核70S50S蛋白质36种rRNA23S、5S30S蛋白质21种rRNA16S真核80S60S蛋白质49种rRNA28S、5.8S、5S40S蛋白质33种rRNA18StRNA结合位点A位点：氨酰tRNA结合位点P位点：肽酰tRNA结合位点E位点：空载tRNA离开核糖体位点蛋白质生物合成阶段氨基酸活化氨基酸+tRNA→氨酰tRNA（氨酰tRNA合成酶，Mg2+，ATP→AMP+ppi）起始原核IF-1，IF-2，IF-3翻译复合体组装30SmRNA（SD

7、序列）fMet-tRNAfMet，P位点IF-2GTP→GDP50S真核众多eIF翻译复合体组装40SMet-tRNAMetmRNA（5'帽）60S延伸原核进位，A位点EF-TuGTP→GDPEF-Ts成肽肽基转移酶转位EF-GGTP→GDP真核与原核相似，无E位点eEF-1，eEF-2终止原核RF-1UAAUAGRF-2UAAUGARF-3真核eRF-1UAAUAGUGAeRF-3多肽链加工N端fMet、Met切除二硫键生成化学修饰非必需氨基酸切除折叠分子伴侣热休克蛋白伴侣素蛋白质转运信号肽、信号肽假说翻译转运同步附着核糖体→rER→Golgi分泌蛋白膜蛋白溶

8、酶体翻译后转运细胞核叶绿