De processnelheid hebben we gedefinieerd als de verhouding van intensiteiten van een verschil. Dat verschil kan geconstrueerd worden vanuit twee toestanden (aspecten die elkaar uitsluiten). Het verschil van toestanden is een relatief begrip omdat we vrij zijn om een van de toestanden als referentie te gebruiken, bij het construeren van een verschil speelt de referentie geen rol.
We zijn gewoon om toestanden te interpreteren als de vluchtige aspecten van gedrag, en dit zien we dan als “uitsluiting in de tijd”. De toestanden construeren we dan als “plaatsen in de tijd” of tijdstippen en de processtappen interpreteren we dan als stappen in de tijd. We willen nu expliciet onze aandacht richten op “plaatsen in de ruimte”. Plaatsen in de driedimensionale ruimte met een centraal punt sluiten elkaar uit en dit is niet verschillend van de manier waarop twee tijdstippen elkaar uitsluiten. Het wezenlijke verschil is dat we gewoon zijn om de “plaats” (dit is simultaan drie aspecten van een entiteit, de drie dimensies) in de ruimte te kiezen wanneer we de entiteit kiezen, terwijl we de “plaatsen” in de tijd moeten laten gebeuren (één aspect). Een entiteit die ruimtelijk groter is neemt meer plaats in in de ruimte. De gelijkenis is dat in de twee gevallen de beide “plaatsen” van het proces door een verhouding, een schaal of processnelheid, met elkaar gerelateerd zijn en we in beide gevallen een accumulatie of decumulatie kunnen waarnemen van de betrokken eenheid na een aantal stappen (in de tijd of in de ruimte) in het proces.
Tijd heeft één toenemend aspect, ruimte heeft drie simultane aspecten. We kunnen nu één van die drie aspecten enkel laten toenemen (afnemen) waarmee dat aspect het karakter krijgt van een referentie voor ordening zoals we dat ook bij tijd doen. Bijvoorbeeld: energie in de vorm van warmte zal altijd van “een plaats” (toestand) met een hogere temperatuur naar “een plaats” (toestand) met een lagere temperatuur dissiperen. Dit is een ordening in één dimensie (en dit kan simultaan in drie dimensies beschreven moeten worden afhankelijk van de keuze van het centraal punt). Dit kan gemodelleerd worden in een toestandsruimte waarin tijd niet gemodelleerd wordt, dus diffusie van energie, die absoluut geordend verloopt, kan als alternatief voor de tijdsparameter gebruikt worden en dit is abstracter dan een “ruimtelijke plaats”.
We kunnen dus evenzeer een diffusie (of convectie) definiëren als het verschil van “iets met een intensiteit” tussen twee plaatsen (bijvoorbeeld in een driedimensionale ruimte met een centraal punt) zonder dat daar enige notie van tijd aan verbonden moet worden. Concreet kan men dit voorstellen als een aantal op één (als vast verondersteld) moment in de tijd. Nemen we als aantal de intensiteit van een afstand (de intensiteit van één ruimteparameter) dan definieert “een afstand in één richting” dus de steeds toenemende parameter (op een moment in de tijd). Dit is het patroon dat we kennen van de parameter tijd (op een moment in de tijd). Hoewel we natuurlijk de verhouding van intensiteiten van het verschil tussen de plaatsen in drie richtingen kunnen laten toenemen of afnemen is ordening slechts mogelijk ten opzichte van een richting waarin de intensiteit ofwel toeneemt, ofwel afneemt (op een moment in de tijd). Nemen we als aantal een massa, een lading enz... (de intensiteit van één parameter) dan definieert “een massa, een lading enz... in één richting” dus de steeds toenemende parameter (op een moment in de tijd), het patroon dat we kennen van de parameter tijd (op een moment in de tijd). Een puntmassa zal onvermijdelijk een andere puntmassa aantrekken, en dat gebeurt in elkaars richting (op een moment in de tijd). Een puntlading zal onvermijdelijk een andere puntlading met tegengesteld teken aantrekken, en dat gebeurt in elkaars richting (op een moment in de tijd).
De diffusie/convectie introduceert dus een richting in één (bijvoorbeeld ruimtelijke) dimensie per tijdseenheid. De intensiteit die verandert is dan gerelateerd met de grootte van iets dat verandert in die éne richting. Die richting is een simultaneïteitsinterval, dus niet noodzakelijk ruimtelijk, maar dat we ook ruimtelijk kunnen interpreteren. Zo'n intensiteit wordt een flux genoemd, bijvoorbeeld een hoeveelheid materie of lading op een bepaald moment, dikwijls voorgesteld als een aantal “fluxlijnen”. Hoe meer lijnen, hoe groter de flux.
Een flux is dus een zeer abstract begrip, het is een intensiteit per tijdseenheid van iets met een eenheid en dus een dimensie. Het is “aantal per tijdseenheid” (dimensie Hertz) maar dan met een bijkomende dimensie die de eenheid van de intensiteit modelleert (afstand, massa, lading enz...). We spreken dus over afstand per tijdseenheid, massa per tijdseenheid, lading per tijdseenheid enz….
Een flux kunnen we ons gemakkelijker voorstellen als we een dimensie kiezen, en dit is gemakkelijk voor te stellen als we één ruimtelijke dimensie, één afstand kiezen. Onvermijdelijk kiezen we dan ook voor de simultane twee andere dimensies die we niet variëren. Een ruimtelijke flux is dus gerelateerd met een oppervlak, het is een aantal per oppervlak per tijdseenheid in een bepaalde (ruimtelijke) richting. Wanneer we een ruimtelijke flux vermenigvuldigen met het oppervlak bekomen we een stroom: een aantal per tijdseenheid in een bepaalde (ruimtelijke) richting. Wanneer we een verhouding modelleren van twee intensiteiten met dimensie meter per seconde (dus een snelheid), “door” een “grensoppervlak van een volume”, de onvermijdelijke eenheid die door de twee andere dimensies gevormd wordt, dan wordt de stroom een debiet (iets met dimensie volume per seconde). In de ruimte is een flux dus verbonden met een bepaald grensoppervlak. Voor massa en lading (aspecten met een centraal punt) zeggen we dat de flux verbonden is met de componenten van veldsterktes loodrecht op een oppervlak, in een richting loodrecht op een oppervlak (op een moment in de tijd).
Onvermijdelijk is dat dan ook een verandering (op een moment in de tijd) van “een intensiteit per tijdseenheid” (een schaal, een snelheid) en conventioneel noemen we dat dus een verandering van schaal of versnelling. De abstracte stap die we hier moeten zetten is dat er niets absoluut is aan de tijdseenheid: de tijdseenheid wordt bepaald door het proces zelf, de snelheid is een processnelheid.
Diffusie/convectie beschrijft dus de ruimtelijke verdeling van een intensiteit in een bepaalde toestand van de drie dimensionale ruimte (op een bepaald moment in de tijd, “per tijdseenheid”, een beperking die we in het beperkte model dat we nu opbouwen als niet relevant zullen beschouwen) en de “aanpalende” aantallen zijn met elkaar gerelateerd door een zekere verhouding. Dit is dus een ander zicht op een proces, met dus een processnelheid van diffusie of convectie waarneembaar door sporen in de ruimte die in een bepaalde toestand een bepaalde intensiteit hebben.
Kwantitatieve feedback moet dus op een analoge manier te definiëren zijn door de intensiteiten die elkaar uitsluiten voor het ervarend agens als stappen te modelleren die niet te anticiperen zijn en dus enkel vanuit een vorige stap kunnen benaderd worden. We noemen deze stap x en stap x+Δx met x een ruimtelijke dimensie waarvan we nu veronderstellen dat ze alleen maar kan toenemen, wat we kunnen realiseren door een nulpunt positie in te nemen.
Het verschil tussen positieve en negatieve feedback van stap x tot stap x+Δx kunnen we dan in zijn meest eenvoudige kwantitatieve vorm als de volgende toenames van de intensiteit van het flux verschil (f-f0) modelleren:
Positieve feedback: (f-f0)(x+Δx)=k(f-f0)(x) met 0<k<1 modelleert de convectie: over het pad neemt de intensiteit toe.
Negatieve feedback: (f-f0)(x+Δx)=-k(f-f0)(x) met 0<k<1 modelleert de diffusie: over het pad neemt de intensiteit af.
Klassiek zou men dan noteren: df/dx=kf met -1<k<+1.
Dit alles is “iets per tijdseenheid”, het veranderend aspect is dus “een snelheid”, en dat is niet anders dan een schaal tussen twee domeinen.
De eigenwaarde k is een karakterisering van de diffusie/convectie en is ook te beschrijven als de verdubbelingslengte of halveringslengte van de intensiteit van het fluxverschil, en dit is per tijdseenheid. Deze lengte wordt gemeten langs het pad dat doorlopen wordt in de driedimensionale ruimte want de drie dimensies spelen ten opzichte van elkaar dezelfde rol. De lengte per tijdseenheid is een schaal en dus is k te beschrijven als de verdubbelingsschaal of halveringsschaal van het fluxverschil.
De verhouding k is een relevante parameter, maar dan een parameter die voor de entiteit zelf relevant is en niet voor gedrag (verandering in de tijd) van die entiteit. Dit feedback proces is gerelateerd aan stappen in de ruimte in plaats van aan stappen in de tijd. De entiteit is een ruimtelijk fenomeen, op een bepaald moment te beschrijven als een verdeling (van bijvoorbeeld massa en/of lading) in drie dimensies. We moeten niet wachten om de eigenwaarde te kunnen meten, zeker niet als de schaal van waarnemen overeenkomt met onze momentane schaal van waarnemen want wat we waarnemen is een momentaan evenwicht van diffusie en convectie processen die de ruimtelijke entiteit beschrijven, niet zijn gedrag. Zolang we de entiteit herkennen, zolang is zijn gedrag onbelangrijk omdat we naar de evenwicht situatie kijken. Bijvoorbeeld: een rivier is een entiteit als een ruimtelijke verdeling van watermassa, de hoeveelheid water is in grote mate onbelangrijk. De hoeveelheid water dat er op dit moment stroomt is niet relevant om de rivier te herkennen, het is onbelangrijk om te herkennen dat de rivier een grotere of kleinere bedding kan hebben naargelang de hoeveelheid water die moet afgevoerd worden, we kunnen over de rivier praten onafhankelijk van het gedrag van de rivier, gedrag waarbij de rivier zichzelf hervormt.
Diffusie van een gas, vloeistof, vast deeltje al dan niet inclusief hun elektrische lading, door een medium is het samenspel van twee spontane processen: het spontaan vloeien (diffusie of convectie) onder een potentiaal verschil (een gradiënt) en de spontane verandering van het medium, op bepaalde plaatsen meer of minder weerstand biedend. Beide processen beïnvloeden elkaar. Het proces resulteert in een vormgeving van het medium en een verdeling van de entiteiten in het medium op een bepaald moment in de tijd, verdeling die als evenwicht kan beschreven worden van enerzijds diffusie processen (negatieve feedback) met anderzijds convectie processen (positieve feedback) met een lokale weerstand. Het medium geeft dan het repertorium van meer of minder permanente sporen die interageren met (en/of gegenereerd worden door) de verandering. Die interactie zorgt voor een evolutie van het proces, die te meten is door een eventueel veranderende eigenwaarde en die resulteert in een ruimtelijke verdeling van eigenwaarden. De permanentie van de sporen zijn dus te kwantificeren door een “weerstand” als begrip te introduceren. Die weerstand kan in de loop van het proces veranderen en komt dus overeen met de eigenwaarde. Het is de weerstand die de vorm van het pad bepaalt, en bij uitbreiding de entiteit. Een mooi voorbeeld hiervan is de manier waarop John Wilkes de Flowforms en hun ritmiek (cyclisch evenwicht) ontwikkelde.
Wanneer de totale stroom constant is (de intensiteit per tijdseenheid), dan kan het niet anders dat diffusie betekent dat de stroom splitst in verschillende paden en dat convectie betekent dat de stroom samenvloeit. De knooppunten noemt men bifurcaties. Diffusie leidt tot het toenemen van het aantal paden in het medium waarover de flux zich moet verspreiden om dan op een bepaalde plaats een kleinere intensiteit te vertonen. Convectie leidt tot het afnemen van het aantal paden in het medium om dan op een bepaalde plaats een grotere intensiteit te vertonen. Het diffusie proces leidt tot de verspreiding van iets (dat invariant is) over een grotere ruimte en vertoont dus ook een diffusiesnelheid. Het convectie proces leidt tot de samenklontering van iets (dat invariant is) in een kleinere ruimte en vertoont dus ook een convectiesnelheid. In alle processen rondom ons zien we diffusie op kleine ruimteschaal en convectie op een grote ruimteschaal, wat betekent dat er op een bepaald punt een bifurcatie ontstaat waar diffusie overgaat in convectie of convectie overgaat in diffusie. De stroom gaat in de richting van verspreiding, afname van coördinatie van deeltjes, of in de richting van ophoping, toename van coördinatie van deeltjes. We zien dat in de vorm van rivierbekkens die regen afvoeren (van een groot oppervlak, het hele rivierbekken naar een klein oppervlak, de monding in de zee), in de vorm van de vegetatie die water uit de bodem moet verdampen (van een klein oppervlak, de standplaats van de vegetatie naar een groot oppervlak, het gezamenlijke oppervlak van de bladeren), en omgekeerd zoveel mogelijk regenwater moet verzamelen langs de bladeren, takken en centrale stam naar de standplaats.
De evolutie in de tijd van de spontane processen die een bepaalde evenwichtsvorm gevonden hebben op een bepaald moment is extensief beschreven in de constructal theorie van Adrian Bejan en hij illustreert de theorie met veel voorbeelden. Hij hanteert hiervoor het axioma: “For a flow system to persist in time (to survive) it must evolve in such a way that it provides easier and easier access to the currents that flow through it”. Het model van positieve en negatieve feedback toont aan dat dit een gevolg is van de eigenwaarde van een proces en dus de processnelheid van iets dat interageert met een medium met meer of minder weerstand waarin sporen achtergelaten worden en dat op een bepaald moment in evenwicht is met zijn omgeving, en verandert van evenwicht naar nieuw evenwicht.