Калужские рефераты


Скачать реферат:

Название:

  1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13    14    15    16     17    18    19    20    21    22    23    24    25    26    27    28    29    30    31    32    33    34    35    36    37    38  

4.6. Концепции самоорганизации в физике В физике второй половины ""-ого века утверждается понимание сложности микромира, Вселенной. Изменяется и
представление о Вселенной существующего - существующего без возникающего нет (Пригожин 1985). В рамках классической термодинамики известно много примеров эволюции систем различной природы к единственному состоянию равновесия, однообразия, однородности (необратимый обмен теплом и выравнивание температур, необратимое расширение газа, диффузия дымового облака, расплывание капли чернил в воде, движение по инерции и остановка, равномерное распределение молекул). Закон возрастания энтропии (меры степени беспорядка) утверждает, что в замкнутой системе энтропия всегда возрастает до своего максимального значения ("акен 1980: гл. 1).
Но если воздействовать на систему извне, можно изменить степень её упорядоченности. Г. "акен приводит примеры самоорганизации при фазовых переходах, в которых обнаруживается удивительное сходство: с понижением температуры вода переходит от состояния хаоса (пар) к порядку (кащи, кристалл), нагревание и охлаждение магнита и сверхпроводников влияет на упорядочивание магнитных моментов, когерентное поведение атомов лазера. Лазер - стержень, в который внедрены атомы определённого типа, каждый атом возбуждается действием из вне (освещение). После этого атом действует как антенна, испуская волны света. Когда в лазер накачивается энергия, при малых мощностях накачки лазер работает как лампа, атомы излучают независимо друг от друга, хаотично. Но, при определённом значении мощности накачки, за порогом, возникает новое явление: похоже, что некий демон заставляет атомы испускать один гигантский свет (цуг) длина которого до 300 000 км! Что заставляет подсистемы (атомы) вести себя так организованно? Какие механизмы и принципы способны объяснить самоорганизацию атомов (антенн)? Если дальше накачивать лазер, снова внезапно происходит новое явление: стержень регулярно испускает световые вспышки очень короткой длительности. Известно множество других примеров самоорганизации неживой материи (упорядоченное макроскопическое движение в жидкости при определённом градиенте температур - образование цилиндрических или гексагональных ячеек, крупномасштабные вихри в атмосфере Юпитера, рисунки янтаря, мир кристаллов, вихри Тейлора, самоорганизация неорганических химических систем) ("акен 1980: гл. 1).
В 1973 году профессор »тутгартского университета Г. "акен (р. 1927) для объяснения кооперативности, когерентности действия большого числа объектов, участвующих в самоорганизации, вводит термин синергетика (от греч. вупегде1а - совместное, кооперативное действие). Синергетика как междисциплинарное направление в науке исследует поведение сложных систем, выявляет общие законы самоорганизации. Основной вопрос синергетики: существуют ли общие принципы, управляющие возникновением самоорганизующикся структур и функций? Г. "акен рассматривает примеры самоорганизации не только из физики и химии, но и примеры из биологии, теории вычислительных систем, экономики, экологии, социологии. Во всех случаях система состоит из очень большого числа подсистем. При определённых условиях в системе образуются качественно новые структуры. Система переходит из однородного, недифференцированого состояния в неоднородное, но упорядоченное состояние ("акен 1985: гл. 1).
Бельгийский физико-химик русского происхождения И. Р. Пригожин (р. 1917) подвёл под явления самоорганизации теоретическую базу (понятия и модель перехода от хаоса к порядку). Коренной переворот во взглядах на необратимые процессы произошёл лишь недавно, и мы начали понимать конструктивную роль необратимых процессов в физическом мире (Пригожин 1985: 93). Центральное понятие теории И. Р. Пригожина - понятие диссипативной системы (диссипация - рассеяние вещества и энергии). Диссипативные системы отличаются открытостью, неравновесностью и нелинейностью. Существование таких систем поддерживается постоянным обменом веществом и энергией со средой, при прекращении обмена диссипативные системы разрушаются. Открытость системы является условием самоорганизации. В открытых системах неравновесие может порождать порядок. "аос и порядок связаны и это главное изменение, которое происходит в нашем восприятии Универсума. Каждая, диссипативная система имеет свои управляющие параметры. Каждый параметр имеет своё критическое, пороговое значение, при достижении которого в эволюции системы происходит скачок в другую сеть мер. Точка разветвления эволюции называется точкой бифуркации (от англ. Гочс - вилка). Бифуркация определяет спектр возможных альтернатив, путей развития (тезаурус для отбора). В точке бифуркации, точке неустойчивости, точке разветвления эволюционной линии, существует несколько (как минимум два) путей развития сложных систем. Между точками бифуркации в системах вьпюлняются детерминистические законы, но в точках бифуркации существенную роль играют большие, случайные флуктуации. Выбор - движение к разрушению или к усложнению - зависит от аттрактора (от лат. айгаЬеге - притягивать, то, что определяет цель эволюции), например, в закрытой системе притяжение к тепловому равновесию (аттрактору), в открыгой - при определённых условиях возможен переход к новому уровню упорядоченности (Пригожин 1985, Пригожин, Стенгерс 1986, 1990, 1994, Князева, Курдюмов 1994).
Синергетика раскрывает общие механизмы усложнения: электроны и атомы, фотоны и молекулы, лазеры и жидкости, самоорганизуясь, подчиняются единым принципам (флуктуации открьггой системы до порога, точки бифуркации и переход к новому, более сложному порядку). Необратимость времени может рассматриватся как конструктивный процесс, разрушился миф о внеприродном факторе эволюции. Но синергетика Г. "акена и неравновесная термодинамика И. Р. Пригожина следуют нормативам физикалистического мышления. Причины эволюции сводятся к механизмам вещественного структурообразования, без внимания в эволюции остаются отражение мира, психика, ингеллект? (Назаретян 1991: 24-25).
4.7. Проблемы современной физики
Самая сложная проблема современной физики - объединение частных теорий, например, теория относительности не включает принцип неопределённости, теория гравитации не входит в теорию трёх взаимодействий, в химии не учитывают строение ядра атома. Проблема объединения есть проблема достижения высоких энергий, так как при высоких энергиях частицы перестают отличаться. До 30-х годов считали, что существуют два типа сил на макро-уровне - гравитационные и электромагнитные, но открыли слабое и сильное-ядерное взаимодействия. Был открьгг мир внутри протона и нейтрона, но этот порог энергий выше, чем в центре звёзд. Будут ли открыты ещё более элеметарные частицы, чем кварки и электроны?

  1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13    14    15    16     17    18    19    20    21    22    23    24    25    26    27    28    29    30    31    32    33    34    35    36    37    38  

Скачан: 0 раз.

Скачать диплом, курсовую, реферат, контрольную

Понравилось? тогда жми кнопку!

Лучшие студенческие анекдоты

Поиск


Реклама