Принцип минимума диссипации энергии

Диссипация энергии - переход части энергии упорядоченных процессов в энергию неупорядоченных процессов, в конечном итоге — в тепло.

В мировом процессе развития принцип минимума диссипации энергии играет особую роль. Суть его: если допустимо несколько состояний системы, подчиняющихся законами сохранения, то реализуется то состояние, которому соответствует минимальное рассеивание энергии, или, что, то же самое, минимальный рост энтропии.

Принцип минимума диссипации энергии является частным случаем более общего принципа «экономии энтропии».

В природе все время возникают структуры, в которых энтропия не только не растет, но и локально уменьшается. Этим свойством обладают многие открытые системы, в том числе и живые, где за счет притока извне вещества и энергии возникают так называемые квазистационарные (стабильные) состояния.

Таким образом, если в данных конкретных условиях возможны несколько типов организации материи, то реализуется та структура, которой соответствует минимальный ростэнтропии. Так как убывание энтропии возможно только за счет поглощения внешней энергии, то реализуются те из возможных форм организации материи, которые способны в максимальной форме поглощать энергию.

Проблема экономии энтропии, этой меры разрушения организации и необратимого рассеяния энергии, решается в мире живой природы. Существует теорема о минимуме воспроизводства энтропии, которая утверждает, что производство энтропии системой, находящейся в стационарном состоянии, достаточно близком к равновесному состоянию, минимально. Этот принцип можно рассматривать в качестве универсального закона. Но, в живом веществе он проявляется не как закон, а как тенденция. В живой природе противоречие между тенденцией к локальной стабильности и стремлением в максимальной степени использовать внешнюю энергию и материю является одним из важнейших факторов создания новых форм организации материального мира.

Законы сохранения тесно связаны со свойствами симметрии физических систем. При этом симметрия понимается как инвариантность (неизменность) физических законов относительно некоторой группы преобразований входящих в них величин. Наличие симметрии приводит к тому, что для данной системы существует сохраняющаяся физическая величина. Если известны свойства симметрии системы, как правило, можно найти для нее закон сохранения и наоборот.

Таким образом, законы сохранения:

1. Представляют наиболее общую форму детерминизма.

2. Подтверждают структурное единство материального мира.

3. Позволяют сделать заключение о характере поведения системы.

4. Обнаруживают существование глубокой связи между разнообразными формами движения материи.

Важнейшими законами сохранения, справедливыми для любых изолированных систем, являются:

1. закон сохранения и превращения энергии;

2. закон сохранения импульса;

3. закон сохранения электрического заряда;

4. закон сохранения массы.

Кроме всеобщих существуют законы сохранения, справедливые лишь для ограниченного класса систем и явлений. Так, например, существуют законы сохранения, действующие только в микромире. Это:

1. закон сохранения барионного или ядерного заряда;

2. закон сохранения лептонного заряда;

3. закон сохранения изотопического спина;

4. закон сохранения странности.

В современной физике обнаружена определенная иерархия законов сохранения и принципов симметрии. Одни из этих принципов выполняются при любых взаимодействиях, другие же — только при сильных. Эта иерархия отчетливо проявляется во внутренних принципах симметрии, которые действуют в микромире.

Дата: 2019-02-02, просмотров: 218.