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時空カオス

研究課題

研究課題/領域番号 04044020
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関東北大学

研究代表者

沢田 康次  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (80028133)

研究分担者 那須野 悟  九州工業大学, 工学部, 講師 (90228073)
CHATE Huges  原子力研究所(フランス), CNRS研究員
佐藤 信一  静岡大学, 教養部, 助教授 (30196240)
早川 美徳  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (20218556)
金子 邦彦  東京大学, 教養学部, 助教授 (30177513)
POMEAU Yves  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
BENSIMON Dav  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
PERRIN Berna  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
TABELING Pat  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
COULLET Pier  ニース大学, 教授
COUDER Yves  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
佐野 雅己 (佐野 雅巳)  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (40150263)
佐々 真一  京都大学, 理学部, 助手 (30235238)
蔵本 由紀  京都大学, 理学部, 教授 (40037247)
HUGHES Chate  サクレイ国立研究所, CNRS研究員
DAVID Bensim  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
PATRICK Tabe  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
VINCENT Croq  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
YVES Couder  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
PIERRE Coull  ニース大学, 教授
BERNARD Perr  エコールノルマル, スペリウール, CNRS研究員
研究期間 (年度) 1992 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
1993年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
1992年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
キーワード時空カオス / G-L方程式 / 位相界面 / 結合写像系 / 方向性亀裂 / 形態形成 / 位相不安定 / 局在構造 / 時空間インターミッテンシー / TDGL方程式 / パターン形成 / 液晶対流系
研究概要

平成5年度は、前年度の研究成果を踏まえて共同研究を展開し、研究者の派遣、招聘を行なった。具体的には、(1)G-L方程式のホール解の安定性、(2)位相界面の複雑な運動の解明、(3)時空カオスによって乱れたパターンの平均化によって現われる秩序構造の研究、(4)大域結合振動子系の集団カオス、(5)亀裂の特異点力学の解明、(6)乱流における新しい転移の研究、(7)生体の形態形成過程における細胞移動のダイナミクスなど多岐のテーマに亘って研究を展開し、時空カオスの問題解決に大きな進展を得るとともに、将来に向けたテーマの発展の方向を指し示す成果が得られた。
(1)のG-L方程式のホール解の安定性に関しては、前年度Chateが日本を訪問した際の蔵本、佐々、坂口等との議論を踏まえて安定性解析が行なわれ、1次元における時空カオスの発生機構との関連を明らかにした。
(2)の位相界面の複雑な運動の解明に関しては、Coulletの理論に基づいて日本側で佐野等が液晶対流の実験系を用いてパラメトリック共鳴下における位相界面の運動を調べ、那須野等が回転磁場下のネマティック液晶の実験系で位相界面の運動を調べ、ともに静止したIsing type wallと、運動するBloch type wallの2種の界面が存在することを実験的に明らかにした。また、日本側の理論グループ(水口、佐々)も界面の運動に関して新たな現象を見いだした。これらの過程において、Coulletを日本に招聘し詳細な議論を行ない、理論と実験の比較から2次元の時空カオスで位相界面の果たす役割を明らかにした。
(3)佐々がフランスにChate,Mannevilleを訪問し、時空カオスによって乱れたパターンの平均化によって現われる秩序構造の理論について共同研究を行なった。この結果は、今後モデル化を推し進めることにより、実験にフィードバックされると考えられる。
(4)大域結合振動子系の集団カオスに関しては、金子が大域結合写像、蔵本等が大域結合したG-L方程式系、Chate等が高次元のセルオートマトンを用いて集団振動や集団カオスの現象をそれぞれ独立に発見した。蔵本がフランスにChate,Mannevilleを訪問しモデルとメカニズムの共通生と相違について詳細な議論を行なった。
(5)亀裂の特異点力学の解明;佐野等が準静的なDirectional Crackの実験を立ち上げることにより、進行亀裂の振動不安定や分岐現象の問題を新たに呈示した。佐々、関本はこれに対して亀裂特異点の運動を記述する理論を提案し、田口、早川等は現象を良く再現するバネモデルを提案した。Couderを日本に招聘し、共同研究により多数亀裂が相互作用する場合の波数(間隔)選択の実験を行なった。同時にフランス側でもHeslot,Perrinが同様の実験を大規模化して開始した。これらの研究の成果は、Heslotを招聘した際に、研究会を催し、日本側の理論、実験、モデルとフランス側の実験を一堂に集めて密度の高い議論を行なった。
(6)乱流における新しい転移の研究;時空カオスの発達した極限としての乱流に新状態を見いだすことができるかという問題意識に基づいて、フランス側ではTabeling等が低温ヘリウム気体の回転流を用いて実験室規模では世界最高強度の乱流状態を作り出し、精密で詳細な測定を開始した。日本側では、佐野等が水銀を用いてこれまで殆ど実験がなされていなかった低プラントル数流体の熱乱流の実験を行ない、新状態を探索した。Tabelingを日本に招聘し、両者の実験について比較検討を行ない、今後の方向性について議論した。
(7)生体の形態形成過程における細胞移動のダイナミクス;澤田等がヒドラの乖離細胞集合体を用い、再生過程の差次粘着性に基づく細胞移動を実験的に調べ、Glazier,Graner等がモデルの数値計算を行なった。澤田がフランスを訪問した際、実験とモデルの整合性について詳細な議論を行なうとともに、レズ-シュの国際会議に於てその成果を発表した。Bensimonを日本に招聘し、細胞小胞の形態変化の力学などについて意見を交わした。
以上のように、本研究の成果は流体系、破壊、粉体、生体系など多岐にわたる分野の実験と関連しておりここで得られた知見の与える影響は大きい。また、その方法論に関しても、変数縮約理論に基づく偏微分方程式系、結合写像系、セルオートマトン、特異点力学など従来の理論を進めたものから新しい方法まで様々の方法の進展がはかられた。このように実験と理論の緊密な協力により、これら現象に共通した側面であるパターン形成および時空カオスの機構と規則性に関する理解を大きく進展させ、今後の新たな展開の方向を指し示すことができた。

報告書

(2件)
  • 1993 研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (71件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (71件)

  • [文献書誌] K.Sugawara,H.Aoyama,Y.Sawada and K.Toko: "Dynamics and Mechanism of Self-Sustained Oscillation of Lipid Impregnated in a Single Hole" J.Phys.Soc.Jpn.62. 1143-1146 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.S.Kim,M.Sano and Y.Sawada: "Fractal Neural Network-computational performance as an associative memory-" Prog.Theor.Phys.89. 965-972 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.Janiaud,H.Kokubo and M.Sano: "Coupled Phase Instability of a Cellular Pattern" Phys.Rev.E.47. 2237-2240 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sano,H.Kokubo,B.Janiaud.and K.Sato: "Phase Wave in a Cellular Structure" Prog.Theor.Phys.90. 1-34 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kokubo,M.Sano,B.Janiaud and Y.Sawada: "Generation Mechanism of a Localized Target Pattern in Electrohydro dynamic Convection" J.Phys.Soc.Jpn.63. (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Yuse and M.Sano: "Transition between Crack Patterns in Quenched Glass Plates" Nature. 362. 329-331 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Michalland,M.Rabaud and Y.Couder: "Transition to Chaos by Spatio-temporal Intermittency in Directional Viscous Fingering" Europhys.Lett. 22. 17-22 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.Bonn,Y.Couder,D.H.J.Van Dam,and S.Douady: "From Small Scales to Large Scales in Three-dimensional Turbulence;the effect of diluted polymers" Phys.Rev.E. 47. 28-31 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Yang,F.K.Browand,P.Coullet and P.Huerre: "A model of defect-induced pairing of mixing Layers" J.Fluid Mech. 248. 403-423 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.Coullet,T.Frish and F.Plaza: "Sources and sinks of wave patterus" Physica D. 62. 75-79 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.Michalet,D.Bensimon.and B.Fourcade: "Fluctuating vesicles of nonspherical topology" Phys.Rev.Lett.72. 168-171 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.Bensimon,M.Mutz and T.Gulik: "Wrinkling transition in polymerized membrances" Physica A. 194. 190-198 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakagawa and Y.Kuramoto: "Collective Chaos in a Population of Grobally Coupled Oscillators" Prog.Theor.Phys.89. 313-323 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chawanya,T.Aoyagi,I.Nishikawa,K.Okuda and Y.Kuramoto: "A Model for Feature Linking via Collective Oscillatious in the Primary Visual Cortex" Biological Cybernetics. 68. 483-490 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mizuguchi and S.Sasa: "Oscilating Interfaces in Parametrically Forced Systems" Prof.Theor.Phys.89. 599-605 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sasa and T.Iwamoto: "Stability of Phase-singular Solutions to the one-dimensional complex Ginzburg-Landau equation" Phys.Lett.A. 175. 289-294 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Willaime,O.Cardoso,P.Tabeling: "Spatiotemporal Intermittency in Lines of Voutices" Phys.Rev.E.48. 288-295 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.B.Amar,R.Combescot and Y.Couder: "Viscous Fingering with Adverse Anisotropy:A New Saffman-Taylor Finger" Phys.Rev.Lett.70. 3047-3050 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Baumberger,F.Heslot and B.Perrin: "Crossover from creep to inertial friction dynamics" Nature. 367. 544-545 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Chate: "Lyapunov analysis of spatio-temporal intermittency" Europhys.Lett. 21. 419-425 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kaneko: "Chaotic traveling waves in a coupled map lattice" Physica.P.68. 299-317 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yanagita and K.Kaneko: "Coupled map lattice model for convection" Phys.Lett.A. 175. 415-420 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Konishi and K.Kaneko: "Clustered motion in symplectic coupled map systems" J.Phys.A,Math.Gen.25. 6283-6297 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.A.Glazier and F.Graner: "Simulation of the differential adhesion driven rearrangement of biological cells" Phys.Rev.E. 47. 2128-2154 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Pomeau and S.Rica: "Model of superflow with rotons" Phys.Rev.Lett.71. 247-250 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.C.Newell and Y.Pomeau: "Turbulent crystals in macroscopic systems" J.Phys.A,Math.Gen. 26. 429-434 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sakaguchi: "Instability of the interface and dense branching pattern in the phase field model" Prog.Theor.Phys.90. 931-936 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sakaguchi: "Oscillatory phase transition in coupled Bernoulli map lattices" Phys.Lett.A. 180. 235-238 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sakaguchi: "Phase dynamics and localized solutions to the Ginzburg-Landau type amplitude equations" Prog.Theor.Phys.89. 1123-1146 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Hayakawa: "Numerical study of oscillatory crack propagation through a two-dimensional crystal" Phys.Rev.E. 49. (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wakita,K.Komatsu,A.Nakahara,T.Matsuyama and M.Matsushita: "Experimental investigation on the validity of population dynamics approach to bacterial colony formation" J.Phys.Soc.Jpn.63. (1994)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsuyama and M.Matsushita: "Fractal Morphogenesis by a bacterial cell" Critical Reviews in Microbiology. 19. 117-135 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.H.Taguchi: "K^<-5/3> Power spectrum in powderturbulent flow in a vibrated bed:numerical results" Europhys.Lett.24. 203-209 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takayasu and Y-h Taguchi: "Non-gaussian distribution in random advection dynamics" Phys.Rev.Lett. 70. 782-785 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nishimori and N.Ouchi: "Formation of ripple patterns and dunes by wind-blown sand" Phys.Rev.Lett. 71. 197-200 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.S.Komatsu and H.Hayakawa: "Nonlinear waves in fluidized beds" Phys.Lett.A.56-62 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ichiki and H.Hayakawa: "Simulation of granular particles in flow by the stokesian-dynamics method" Int.J.Mod.Phys.B. 7. 1899-1911 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Graner and Y.Sawada: "Can Surface Adhesion Drive Cell Rearrangement? Part II:A Geometrical Model" J.Theor.Biol.164. 477-506 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shimizu,Y.Sawada and T.Sugiyama: "Minimum Tissue Size Required for Hydra Regeneration" Devlop.Biol.155. 287-296 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Sawada: "Natural Laws and Information Processing" IECE Trans:Electron.E76. 1064-1069 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekimoto: "Temperature Hysteresis and Morphology of Volume Phase Transition of Gels" Phys.Rev.Lett.70. 4154-4157 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sasa and K.Sekimoto: "Oscillatory Instability of Crack Propagation in Quasistatic Fracture" Phys.Rev.Lett.submitted. (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Maurer,P.Tabeling and G.Zocchi: "Statistics of Turbulence between Two Counter-Rotating Disks in Low Temperature Helium" Europhys.Lett.submitted. (1993)

    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.SANO,K.SATO,S.NASUNO and H.KOKUBO: "Comples Dynamics of LocalizedTarget Pattern in Electrohydrodynamic Convection" Phys.Rev.A15. 46. 3540-3543 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] S.SASA,T.MIZUGUCHI,and M.SANO: "Open and Closed Phase Jump Lines in Two-dimensional CellularPatterns" Europhysics Letters. 19. 593-596 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] B.Janiaud,H.KOKUBO,and M.SANO: "Coupled Phase Instability of a Cellular Pattern" Phys.Rev.E.47. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] A.YUSE and M.SANO: "Transition of Crack Pattern in Quenched Glass Plate" Narure. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.KOKUBO,M.SANO,J.Beatrice,and Y.SAWADA: "Generation Mechanism of a Localized Target Pattern in Electrohydrodynamic Convection" J.Phys.Soc.Jpn.(1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] A.TANAKA and M.SANO: "Measurement of Kinetic Effect on the Concentration Field of Growing Dendrite" J.Crystal Growth. 125. 59-64 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.KANEKO and T.IKEGAMI: "Homeochaos:dynamic stability ofaa symbiotic network with population dynamics and evolving mutation rates" Physica D. 56. 406-429 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.KANEKO: "Global Traveling Wave Triggered by Local Phase Slips" Phys.Rev.Lett.69. 905-908 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.KANEKO: "Chaotic Traveling Waves in a Coupled Map Lattice" Physica D. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] T.YANAGITA and K.KANEKO: "CML Model for Convection" Phys.Lett.A. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Y.KURAMOTO,T.AOYAGI,I.NISHIKAWA,T.Chawanya,and K.OKUDA: "Neural network model carrying phase information with application to collective dynamics" Progr.Theor.Phys.87. 1119-1126 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] S.NAKAGAWA and Y.KURAMOTO: "Collective Chaos" Progr.Theor.Phys.(1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Carnevale,G.F.,McWilliams,J.C.,Pomeau,Y.,Weiss,J.B.,Young,W.R.: "Rates,pathways,and end states of nonlinear evolution in decaying two-dimensional turbulence" Phys.Fluids A ,Fluid Dyn. 4. 1314-1316 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Frisch,T.,Pomeau,Y.,Rica,S.: "Transition to dissipation in a model of superflow" Phys.Rev.Lett. 69. 1644-1647 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Pomeau,Y.: "Spontaneous breaking of two dimensional bent crystals" C.R.Acad.Sci.II,Mec.Phys.Chim.Sci.Terre Universe,. 314. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Douady,S.,Couder,Y.: "Phyllotaxis as a physical selh-organized growth process" Phys.Rev.Lett,. 68. 2098-2101 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Zocchi,G.,Tabeling,P.,Ben Amar,M.: "Saffman-Taylor plumes" Phys.Rev.Lett,. 69. 601-604 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Pouliquen,O.,Chomaz,J.m.,Huerre,P.,Tabeling,P.: "Wave-number selection and phase solitons ib spatially forced temporal mixing layers" Phys.Rev.Lett,. 68. 2596-2599 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] M.SATO,H.TASHIRO,A.OIKAWA and Y.SAWADA: "Patterning in Hydra Cell Aggregates without the Sorting of Cells from Different Axial Origins" Dev.Biol.151. 111-116 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.SUGAWARA,H.AOYAMA,and Y.SAWADA: "Dynamics and Mechanism of Self-sustained Oscillation of Lipid Impregnated in a Single Hole" J.Phys.Soc.Jpn.(1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Y.HAYAKAWA,S.SATO,and Y.SAWADA: "Scaling Properties of Silicon Surfaces Anodized in HF Agueous Solution" (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] F.Graner and J.A.Glazier: "Simulation of Biological Cell Sorting Using a Two-Dimensional Extended Potts Model" Phys.Rev.Lett.69. 2013-2016 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] J.A.Grazier and F.Graner: "Simulation of the different adhesiondriven rearrangement of biological cells" Phys.Rev.E.47. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Fourcade,B.,Mutz,M.,Bensimon,D.: "Experimental and theoretical srudy of toroidal vesicles" Phys.Rev.Lett.68. 2551-2554 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Bensimon,D.,Mukamel,D.,Peliti,L.: "Quenched curvature disorder in polymerized membranes" Europhys.Lett,. 18. 269-274 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Daviaud,F.,Lega,P.,Coullet,P.,Dubois,M.: "Spatio-temporal intermittency in a 1D convective pattern:theoretical model and experiments" Physica D. 55. 287-308 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.Chate: "Lyapunov Analysis of Spatiotemporal Intermittency" Europhys.Lett.

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] H.Chate: "Spatiotemporal Intermittency regimes of the onedimensional complex Ginzburg-Landau equation" Nonlinearity.

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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