Techniklexikon

Strukturbildung

Nichtlineare Dynamik, Chaos, Fraktale, Prozess in ausgedehnten, nichtlinearen Systemen, deren homogener, zeitlich konstanter Zustand bei Veränderung äusserer Parameter seine Stabilität zugunsten eines räumlich und/oder zeitlich oszillierenden Zustands verlieren kann. Dabei wird die zuvor vorhandene Translationssymmetrie durch eine Bifurkation gebrochen, und es entsteht eine Struktur mit spezifischen Längen- bzw. Zeitskalen. Physikalische Beispiele für derartige Strukturbildungsprozesse sind die Rayleigh-Bénard-Konvektion und die Taylor-Instabilität, bei denen bei Überschreiten gewisser kritischer Parameterwerte in einer Flüssigkeit räumliche Rollenmuster entstehen, mit charakteristischen Umlauffrequenzen und Durchmessern. Strukturbildung durch Brechung raumzeitlicher Symmetrien tritt auch in der Chemie (z.B. Bjelussow-Schabotinskij-Reaktion), der Biologie (z.B. Zelldifferenzierung) und anderen Bereichen auf.