Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Топ:
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
 2017-12-10 |
 169 |
из
5.00
|
Заказать работу |
|
|
|
|
Классическая термодинамика XIX века изучала механическое действие теплоты, причем предметом ее исследований были закрытые системы, стремящиеся к состоянию равновесия.
Термодинамика XX века изучает открытые системы в состояниях, далеких от равновесия. Это направление и получило название синергетики (от «синергия» — сотрудничество, совместное действие).
Синергетика сформулировала принцип самодвижения в неживой природе, создания более сложных систем из более простых.
С синергетикой в физику проник эволюционный подход, и наука приходит к пониманию творения как создания нового.
Синергетика ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня.
Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет образование веществ.
Она пытается ответить на вопрос, как образовались все те макросистемы, в которых мы живем.
С точки зрения синергетики, энергия как бы застывает в виде кристаллов, превращаясь из кинетической в потенциальную.
Вещество — это застывшая энергия.
Энергия — понятие, характеризующее способность производить работу, но энергия сейчас может пониматься не только в смысле механической работы, но и как созидатель новых структур.
Энтропия — это форма выражения количества связанной энергии, которую имеет вещество.
Энергия — творец, энтропия — мера творчества. Она характеризует результат.
Синергетика отвечает на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Везде, где создаются новые структуры, необходим приток энергии и обмен со средой (эволюция, как и жизнь, требует метаболизма).
|
|
Если в эволюции небесных тел мы видим результат производства, то в синергетике изучается процесс творчества природы.
Синергетика подтверждает вывод теории относительности:
энергия творит более высокие уровни организации.
Перефразируя Архимеда, можно сказать: «Дайте мне энергию, и я создам мир».
Гипотеза рождения материи
Новая наука, которая сначала называлась термодинамикой открытыхсистем, а затем получила название синергетика, изменила представление о мире.
Мы говорили о моделях Вселенной и могли понимать, что Вселенная появилась после того, как некое существо нажало на кнопку.
Физика XX века сначала изменила отношение к тому, что считать материей и как она соотносится с пространством и временем, а в конце XX века по-новому взглянула на процесс развития.
Развитие понимается в синергетике как процесс становления качественно нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое невозможно.
На пороге XXI века наука подошла к тому, чем всегда занималась мифология — к вопросу о происхождении мира и материи.
Кибернетика решает проблему рождения разума, синергетика — проблему рождения материи.
Механизм, который ею предлагается, — это спонтанная флуктуация, событие в точке бифуркации, экспоненциальный процесс до определенного момента.
Дуализм ньютоновской Вселенной (с одной стороны, пространство-время, с другой — материя) сменился эквивалентностью пространства - времени и материи в уравнениях Эйнштейна.
«Предлагаемая нами модификация уравнений Эйнштейна, учитывающая рождение материи, выражает «неэквивалентность» материи и пространства-времени. В нашем варианте уравнения Эйнштейна устанавливают взаимосвязь не только между пространством-временем и материей, но и энтропией. Вводимый нами космологический механизм приводит к необратимому «разделению фаз» между материей и гравитацией. В первоначальном вакууме они смешаны, в существующей ныне Вселенной мы наблюдаем материю, переносчик гравитации, «плавающей» в пространстве-времени. Фундаментальная двойственность нашей Вселенной представляется нам сегодня результатом первичного всплеска энтропии» (И. Пригожин, И. Стенгерс. Время, хаос, квант...- С. 238).
|
|
Причиной всплеска энтропии может быть распад чего-то высокоорганизованного, что заставляет вспомнить стоиков, Плотина и «Веды».
Основным понятием предстает понятие неустойчивости. Если что-то есть, то устойчивость невозможна. Возникает спонтанная флуктуация.
Так из хаоса (неустойчивости) рождается космос. При спонтанной флуктуации поля начинается самопроизвольный процесс порождения частиц вплоть до какого-то момента, когда он прекращается. Частицы порождаются энергией по модели, сформулированной в синергетике.
Первые частицы, которые появились, были нестабильными элементарными частицами без массы покоя и с кратчайшим временем существования.
Затем они превратились в стабильные, существующие поныне. Нестабильные частицы Пригожин отождествляет с черными мини-дырами, которые распадаются на обычную материю и излучение.
«Существует некоторая аналогия с переохлажденной жидкостью и пороге перехода в кристаллическое состояние. Мы можем наблюдать в переохлажденной жидкости флуктуации, приводящие к образованию крохотных кристаллов, которые то появляются, то снова растворяются. Но если образуется крупный кристалл, то происходит необратимое событие: кристаллизация всей жидкости... Аналогично, очень малая вероятность критической функции в вакууме Минковского указывает на то, что стрела времени уже существует в нем в латентной, потенциальной форме, но проявляется, только когда неустойчивость приводит к рождению Вселенной. В этом смысле время предшествует существованию Вселенной» (там же, с. 238).
В модели Пригожина имеет место производство энтропии, пропорциональное скорости рождения частиц. И преобразование пространства-времени производит энтропию. Причем сначала возникает пространство-время, а затем оно производит частицы, поскольку процесс производства пространства-времени из материи невозможен. Итак, последовательность рождения материи из вакуума:
спонтанная флуктуация ® точка бифуркации ® черные мини-дыры ® пространство-время ® частицы.
|
|
Квантовый вакуум отличается от ничто тем, что имеет универсальные постоянные, которые могут служить аналогом всеединства. Тут вспоминаются и Абсолютная Идея Гегеля, и «мир идей», и «пустота» буддистов. Философских аналогов очень много.
Модель рождения материи Пригожина принадлежит к классу неустойчивых вероятностных систем. Конец рождения материи связан с временем жизни черных мини-дыр. Высшая цель данной «игрушечной модели» — построение «дарвиновской теории» элементарных частиц.
Какова судьба Вселенной, исходя из данной гипотезы? «Стандартная модель предсказывает, что в конце концов наша Вселенная обречена на смерть либо в результате непрерывного расширения (тепловая смерть), либо в результате последующего сжатия («страшный треск»). Для Вселенной, родившейся под знаком неустойчивости из вакуума Минковского, это уже не так. Ничто не мешает нам предположить возможность повторных неустойчивостей» (Там же.- С. 244-245). Размеры Вселенной растут в модели Пригожина по экспоненте как следствие неустойчивости вакуума. В результате расширения Вселенной при нерождении материи Вселенная приближается к первоначальному состоянию вакуума. Потом возможна новая флуктуация.
«Эйнштейновская космология стала венцом достижений классического подхода к познаваемости... В стандартной модели материя задана: она эволюционирует только в соответствии с фазами расширения Вселенной. Но, как мы видели, неустойчивость возникает, стоит нам только учесть проблему рождения материи. Таким образом, особая точка Большого Взрыва заменяется рождением материи и кривизны пространства-времени. Эйнштейновское пространство-время, соответствующее искривленной Вселенной, при нашем подходе возникает как следствие необратимых процессов. Стрела времени становится принципиально важным элементом, лежащим в основе самих определений материи и пространства-времени. Однако наша модель не соответствует рождению стрелы времени из «ничего». Космологическая стрела времени уже предполагается неустойчивостью квантового вакуума» (Там же.- С. 257-258).
|
|
Наконец, еще один вопрос: можно ли создать единую теорию физики, или, как ее называют еще, «теорию всего». «Если такая универсальная теория когда-нибудь будет сформулирована, она должна будет включать в себя динамическую неустойчивость и таким образом учитывать нарушение симметрии во времени, необратимость и вероятность. И тогда надежду на построение такой «теории всего», из которой можно было бы вывести полное описание физической реальности, придется оставить» (там же, с. 245). Другими словами, нет знания, которое овладело бы универсальным ключом ко всем без исключения явлениям природы.
КИБЕРНЕТИКА И СИНЕРГЕТИКА
(Темы 8 и 9)
ВОПРОСЫ
1. Какие системы называются простыми, а какие сложными?
2. Что изучает кибернетика?
3. Каково значение информации, слова?
4. Что такое положительная и отрицательная обратная связь?
5. Что такое функциональный подход и чем он отличается от вещественного и структурного?
6. Что такое «черный ящик» в кибернетике?
7. Каковы результаты исследований «моделей мира»?
8. Что такое цепные реакции?
9. Какие состояния называются равновесными и неравновесными?
10. Что изучает синергетика?
11. Чем отличаются закрытые системы от открытых?
12. Каково значение энергии, света?
13. Как соотносятся энергия и энтропия, информация и энтропия?
14. Каков механизм эволюции в соответствии с представлениями синергетики?
15. Что говорит модель Пригожина о рождении материи?
16. Почему нельзя создать «теорию всего»?
Литература.
1. Винер Н. Кибернетика. — М., 1968.
2. Винер Н. Я — математик. — М., 1967.
3. Краткий миг творчества. — М., 1989.
4. Медоуз Д. и Др. Пределы роста. — М., 1991.
5. Пригожий И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. — М., 1994.
6. Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. — М., 1986.
7. Эшби У.Р. Введение в кибернетику. — М., 1959.
Практикум к семинару
I. Ответьте на вопросы.
1. Как соотносятся законы сохранения и законы эволюции?
2. Чем простая система отличается от сложной?
1. Как соотносятся законы сохранения и законы эволюции?
2. Чем простая система отличается от сложной?
3. Чем устойчивая система отличается от неустойчивой?
4. Что такое парадокс времени и космологический парадокс?
5. Что такое стрела времени?
6. Что такое точка бифуркации?
7. Каково значение универсальной синергетической схемы развития?
8. В чем сходство и отличия эволюции неживых и живых тел?
9. Где и как образуются и превращаются друг в друга химические элементы?
10. Чем отличается химический элемент от элементарной частицы?
11. Какова роль вероятностных методов в классической термодинамике, квантовой механике, синергетике? Какова роль случайности?
12. Какова роль времени в теории относительности и синергетике?
|
|
13. Может ли машина мыслить?
14. Каково донаучное, научное и теологическое понимание целесообразности?
15.Есть ли цель у камня, животного, компьютера, человека, эволюции?
16. В чем разница между теологией и телеологией?
17. В чем разница между целесообразной деятельностью человека и животных?
18.В чем критерий целесообразности с научной точки зрения?
19. Каково соотношение закона развития и целесообразности?
20.Что представляют собой целесообразные системы?
21. Солнце всходит и заходит целесообразно?
22. Каково сходство и различие между созданными моделями мира?
23.Что такое объективная и субъективная информация?
24. Что такое прямая и обратная связь?
25. Что такое положительная и отрицательная обратная связь?
26. Что такое гомеостат, черный ящик, функция и функциональный подход?
27. Что такое организация и самоорганизация?
28. Что такое Интернет?
29. Почему будущее общество предлагают назвать информационным?
II. Прокомментируйте высказывания.
«Нельзя не отметить принципиальное концептуальное различие между физикой и химией. В классической физике мы можем представлять себе обратимые процессы, такие, как движения маятника без трения. Пренебрежение необратимыми процессами в динамике всегда соответствует идеализации, но по крайней мере в некоторых случаях эта идеализация разумна. В химии все обстоит совершенно иначе. Процессы, изучением которых она занимается (химические превращения, характеризуемые скоростями реакций), необратимы. По этой причине химию невозможно свести к лежащей в основе классической или квантовой механики идеализации, в которой прошлое и будущее играют эквивалентные роли» (И. Пригожин, И. Стенгерс).
«По свидетельству Мишеля Серра, древние атомисты уделяли турбулентному течению столь большое внимание, что турбулентность с полным основанием можно считать основным источником вдохновения физики Лукреция. Иногда, писал Лукреций, в самое неопределенное время и в самых неожиданных местах вечное и всеобщее падение атомов испытывает слабое отклонение — "клинамен". Возникающий вихрь дает начало миру, всем вещам в природе. "Клинамен", спонтанное непредсказуемое отклонение, нередко подвергали критике как одно из наиболее уязвимых мест в физике Лукреция, как нечто, введенное ad hoc. В действительности же верно обратное: "клинамен" представляет собой попытку объяснить такие явления, как потеря устойчивости ламинарным течением и его спонтанный переход в турбулентное течение. Современные специалисты по гидродинамике проверяют устойчивость течения жидкости, вводя возмущение, выражающее влияние молекулярного хаоса, который накладывается на среднее течение. Не так уж далеко мы ушли от "клинамена" Лукреция!» (И. Пригожий, И. Стенгерс).
|
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!