Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Ланда П. С. Флуктуационное перемещение броуновских частиц // Известия вузов. ПНД. 1998. Т. 6, вып. 5. С. 3-18. DOI: 10.18500/0869-6632-1998-6-5-3-18

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 1998no5p003.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
530.162; 621.373
DOI: 
10.18500/0869-6632-1998-6-5-3-18

Флуктуационное перемещение броуновских частиц

Авторы: 
Ланда Полина Соломоновна, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ)
Аннотация: 

Рассматривается задача о перемещении броуновских частиц, индуцированном неравновесными флуктуациями, в поле сил с периодическим по пространству потенциалом, обладающим определенной асимметрией. Наличие такого перемещения означает, что энергия случайного источника с нулевым средним значением может быть превращена в энергию направленного движения. В силу того, что флуктуации являются неравновесными, данное явление не противоречит второму закону термодинамики. Показано, что рассматриваемое перемещение в какой-то степени аналогично широко известному в механике вибрационному перемещению. На ряде примеров излагаются результаты приближенных аналитических расчетов указанного перемещения.

Ключевые слова: 
-
Список источников: 
  1. Peskin CS, Оdell GM, Oster GF. Cellular motions and thermal fluctuations: the Brownian ratchet. Biophys. J. 1993;65(1):316-324. DOI: 10.1016/S0006-3495(93)81035-X.
  2. Svoboda K, Schmidt CF, Schnapp BJ, Block SМ. Direct observation оf kinesin stepping by optical trapping interferometry. Nature. 1993;365:721-727. DOI: 10.1038/365721a0.
  3. Magnasco МО. Forced thermal ratchets. Phys. Rev. Lett. 1993;71(10):1477-1481. DOI: 10.1103/PhysRevLett.71.1477.
  4. Dean Astumian R, Bier M. Fluctuation driven ratchets: Molecular motors. Phys. Rev. Lett. 1994;72(11):1766-1769. DOI: 10.1103/PhysRevLett.72.1766.
  5. Doering CR. Randomly rattled ratchets. II Nuovo Cimento D. 1995;17:685-697. DOI: 10.1007/BF02451826.
  6. Hanggi Р, Bartussek R. Brownian rectifiers: How to convert brownian motion into directed transport. In: Parisi J, Muller SC, Zimmermann W, editors. Nonlinear Physics of Complex Systems. Lecture Notes in Physics. Vol 476. Berlin: Springer; 1996. P. 294-308. DOI: 10.1007/BFb0105447.
  7. Faucheux LP, Bourdieu LS, Kaplan PD, Libchaber AJ. Optical thermal ratchet. Phys. Rev. Lett. 1995;74(9):1504-1507. DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.1504.
  8. Фейнмановские лекции по физике. Т. 4, гл. 46. М.: Мир, 1965.
  9. Smoluchowski M. Experimentell nachweisbare, der üblichen Thermodynamik widersprechende Molekularphänomene. Phys. Zeitschrift. 1912;13:1069-1080. (in German).
  10. Brillouin L. Can the rectifier become а thermodynamical demon? Phys. Rev. 1950;78(5):627-628. DOI: 10.1103/PhysRev.78.627.2.
  11. MacDonald DKC. Brownian movement. Phys. Rev. 1957;108(3):541-545. DOI: 10.1103/PhysRev.108.541.
  12. Alkemade CTJ. On the problem of Brownian motion оf non-linear systems. Physica. 1958;24(6-10):1029-1034. DOI: 10.1016/S0031-8914(58)80121-4.
  13. van Kampen NG. Thermal fluctuations in а nonlinear system. Phys. Rev. 1958;110(2):319-323. DOI: 10.1103/PhysRev.110.319.
  14. Marek А. A note to recent theories of Brownian motion in non—linear systems. Physica. 1959;25(7-12):1358-1367. DOI: 10.1016/0031-8914(59)90056-4.
  15. Стратонович Р.Л. O парадоксе в теории тепловых флуктуаций нелинейных сопротивлений // Вестник МГУ. Физика, астр.1960. № 4. С. 99.
  16. Doering CR, Horsthemke W, Riordan J. Nonequilibrium fluctuation-induced transport. Phys. Rev. Lett. 1994;72(19):2984-2987. DOI: 10.1103/PhysRevLett.72.2984.
  17. Schimansky—Geier L, Kschicho M, Fricke Т. Flux оf particles in sawtooth media. Phys. Rev. Lett. 1997;79(18):3335-3338. DOI: 10.1103/PhysRevLett.79.3335.
  18. Блехман И.И. Вибрационная механика. М.: Наука, 1994.
  19. Стратонович Р.Л. Нелинейная неравновесная термодинамика. M.: Наука,1985.
  20. Landa PS. Noise-induced transport of Brownian particles with consideration for their mass. Phys. Rev. E. 1998;58(2):1325-1333. DOI: 10.1103/PhysRevE.58.1325.
  21. Millonas M, Dykman MI. Transport and current reversal in stochastically driven ratchets. Phys. Lett. А. 1994;185(1):65-69. DOI: 10.1016/0375-9601(94)90989-X.
  22. Bier M. Reversals оf noise induced flow. Phys. Lett. А. 1996;211(1):12-18. DOI: 10.1016/0375-9601(95)00920-5.
  23. Ланда П.C., Стратонович Р.Л. K теории флуктуационных переходов различных систем из одного стационарного состояния в другое // Вестник МГУ. Физика, астр. 1962. № 1. С. 33.
  24. Ланда П.C. Автоколебания в системах с конечным числом степеней свободы. М.: Наука, 1980.
  25. Bartussek R, Hangii Р, Kissner JG. Periodically rocked thermal ratchets. Europhys. Lett. 1994;28(7):459-464. DOI: 10.1209/0295-5075/28/7/001.
  26. Uhlenbeck GE, Ornstein LS. Оn the theory оf Brownian motion. Phys. Rev. 1930;36(5):823-841. DOI: 10.1103/PhysRev.36.823.
  27. Стратонович Р.Л. Избранные вопросы теории флуктуаций в радиотехнике. М.: Радио и связь, 1961.
Поступила в редакцию: 
04.06.1998
Принята к публикации: 
14.11.1998
Опубликована: 
25.02.1999
  • 228 просмотров