За границами теории Курамото-Зельдовича: устойчиво вращающиеся вогнутые спиральные волны и их связь с феноменом эха
О. А. Морнев, И. М. Цыганов+, О. В. Асланиди* °, М. А. Цыганов
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино, Россия
+Московский государственный университет, 119899 Москва, Россия
*Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино, Россия
°School of Biomedical Sciences, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, United Kingdom
PACS: 03.40.Kf, 52.35.Sb, 87.22.Jb,
Abstract
В численных экспериментах с системой реакционно-диффузионных
уравнений Фитцхью-Нагумо, описывающей двумерные возбудимые среды, найдены
и исследованы необычные решения, соответствующие вогнутой спиральной волне,
стационарно вращающейся вокруг кругового препятствия в среде конечных
размеров. Такая волна реализуется в области параметров солитоноподобного
режима (см. текст) и возникает в ходе взаимодействия периферийных участков
"затравочной" спиральной волны, имеющей выпуклый фронт, с эховолнами,
приходящими от внешних границ среды. Найденные решения противоречат интуиции
и являются численным контрпримером к известным теориям, запрещающим
существование устойчиво движущихся волн возбуждения с вогнутыми перед ними
фронтами. Тем не менее, вогнутая спиральная волна - устойчивый объект:
будучи преобразована в обычную спиральную волну с выпуклым фронтом путем
подавления эхо на внешних границах среды, она вновь восстанавливается при
воссоздании условий эха. Наряду с однорукавной вогнутой спиральной волной
получены решения, описывающие многорукавные волны этого типа; поэтому
вогнутость их фронтов является грубым свойством.