探索 Belousov-Zhabotinsky 化学振荡、螺旋波与反应-扩散图案
由 Boris Belousov (1951) 发现、Anatoly Zhabotinsky 深入研究的 BZ 反应是非平衡态热力学的经典范例。可见颜色振荡来自催化剂-指示剂体系的氧化还原循环。本页使用的是一个约化的激活剂-抑制剂反应-扩散模型，而不是完整的多组分化学机理。
本页采用一个与 Oregonator 同类的双变量激活剂-抑制剂约化模型：dX/dt = (X(1-X) - (X-q)fZ/(X+q)) / epsilon + Dx·nabla²X；dZ/dt = X - Z + Dz·nabla²Z。其中 X 表示激活剂样变量，Z 表示恢复/抑制剂样变量，f 为化学计量因子，q 为标度参数，epsilon 控制时间尺度分离。该约化模型能产生可激发介质与螺旋波。
螺旋波出现在许多可激发介质中：心肌组织（心律失常）、大脑皮层（癫痫发作）、细胞内钙波、催化表面反应。理解 BZ 螺旋波动力学有助于建模并潜在控制这些生物现象。螺旋波破碎为化学混沌与心室颤动相类似。
Alan Turing (1952) 证明扩散驱动的不稳定性可以生成稳态图案（斑点、条纹）。BZ 反应在反相微乳液（AOT 体系）中产生图灵斑图，其中抑制剂扩散比激活剂更快——与标准 BZ 情景相反。这展示了反应-扩散系统丰富的图案生成能力。
反应场显示化学波以彩色波前传播。红色=高 X（激活剂），蓝色=低 X。观察断裂波前形成的螺旋波。浓度曲线显示探针点处的 X 和 Z 振荡。相图显示极限环轨迹。
1) 用「螺旋波」预设观察旋转螺旋波。2) 增大 f 观察波周期变化。3) 减小 epsilon 获得更锐利的波前。4) 用「化学混沌」预设观察螺旋波破碎。5) 设「可激发态」观察单脉冲传播后衰减。6) 点击反应场添加局部扰动。