Порядок и беспорядок в природе
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Порядок, как отображение структуры пространства, определяет закономерность пространственного размещения частей в целом материального микро- и макромира, микрокосма и макрокосма.

Структура (от лат. struktura – строение, расположение, порядок), представляет собой совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, то есть, сохранение основных свойств, при различных внутренних и внешних условиях. Под структурой необходимо также понимать не только статичные образования, но и упорядоченные движения среды. Порядок в строении ядра атома определяется его структурой, состоящей из протонов и нейтронов, глюонов, кварков, а атома – структурой ядра и электронных оболочек. Этот порядок обеспечивается взаимодействием сил разной природы, обеспечивая существование атомных структур не застывших и строго заданных малых составляющих микромир, но непрерывно излучающих и поглощающих кванты энергии, определяя их устойчивость, живучесть и взаимодействия при образовании вещества более высокого уровня организации.

Порядок, как выражение структурно-энергетического состояния системы, характеризуется минимальной энтропией. Второй закон термодинамики гласит, что в любой замкнутой системе беспорядок (энтропия) всегда возрастает со временем. Иначе говоря, число степеней свободы молекулярного хаоса растет со временем – по существу состояний беспорядка всегда гораздо больше, чем состояний порядка.

Второй закон термодинамики утверждает, что энтропия неизбежна. Мир непременно стремится к беспорядку. На самом деле в природе самопроизвольно возникают состояния самоорганизации. В то же время, Второе Начало термодинамики соблюдается. Второй закон термодинамики благополучно сосуществует со спонтанным возникновением упорядоченности и спонтанным усложнением систем.

Если какая-то система сначала пребывает в одном из немногих состояний порядка, то, эволюционируя, она будет изменять своё состояние. Через некоторое время эта система из состояния порядка с наибольшей вероятностью перейдет в состояние беспорядка просто потому, что состояний беспорядка (статистически) больше. Следовательно, если система вначале находилась в состоянии высокого порядка, то со временем в ней будет расти беспорядок.

Отсутствие порядка в системе, предмете, объекте представляет собой хаос, характеризующийся – максимальным значением энтропии. Чем больше хаос, тем больше энтропия, тем меньше внутренняя энергия объекта, системы. Рост энтропии является следствием перехода отдельных видов движения материи в тепло. В случае, когда создается более упорядоченное состояние в какой-либо подсистеме за счет влияния извне, это вносит дополнительный беспорядок в систему.

Законы термодинамики гласят, что «порядок», установленный в меньшей системе, обязательно увеличивает «хаос», внесенный в большую систему. Поэтому, несмотря на то, что в каких-то отдельных частях может быть установлен порядок, в целом в мире «хаос», энтропия должны, казалось бы, только нарастать. Хаос в системе состояний и явлений часто рассматривают в свете налагаемых на него ограничений, таких, как отсутствие предсказуемости. То есть, под хаосом подразумевается, что изменение во времени состояния системы является случайным (его однозначно нельзя предсказать) и невоспроизводимым (его нельзя повторить). Хаос не надо путать с произволом. Он означает скорее чрезвычайную восприимчивость конечного результата к малым изменениям в начальных условиях.

Природа может пользоваться хаосом и конструктивно. Через усиление малых флуктуаций она, может открывать системам доступ к новизне. Как, например, жертва, ускользнувшая от хищника, воспользовалась именно хаотической регулировкой своего движения как элементом неожиданности. Биологическая эволюция требует генетической изменчивости, а хаос порождает случайные изменения структуры, открывая тем самым возможность поставить изменчивость под контроль эволюции.

Существование хаоса затрагивает всю научную методологию познания окружающего мира. Классический способ проверки теории состоит в том, чтобы сделать предсказание (прогноз) и сверить его с экспериментальными данными. Но для хаотических явлений долгосрочный прогноз в принципе невозможен, и это следует принимать во внимание при оценке достоверности теории. Таким образом, проверка теории становится гораздо более тонкой процедурой, опирающейся больше на статистические (вероятностные) и геометрические свойства, чем на подробное и конкретное описание события, явления и т.д. Не менее удивительным, чем само открытие детерминированного хаоса, оказалось, что в хаосе есть порядок, что существуют универсальные сценарии возникновения хаоса.

В 1976 г американский специалист в области математической и теоретической физики Митчел Фейгенбаум сделал открытие, сущность которого заключается в том, что сценарий перехода к хаосу через бесконечный каскад бифуркаций удвоения периода, универсален для большого класса динамических систем. В физически замкнутых системах эволюция во времени приводит к равновесному состоянию. Этому состоянию, как показал впервые Больцман на примере разреженного газа, соответствует максимальная степень хаотичности.

В открытых системах можно выделить два класса эволюционных процессов: временная эволюция к равновесному (неравновесному, но стационарному) состоянию; процесс эволюции идет через последовательность неравновесных стационарных состояний открытой системы. Смена стационарных состояний происходит благодаря медленному изменению так называемых управляющих параметров.

Теория Дарвина основана на принципе естественного отбора. При этом эволюция по Дарвину может вести либо к деградации, либо представлять собой процесс самоорганизации, в ходе которого возникают более сложные и более совершенные структуры. Таким образом, эволюция не является единственным результатом развития, а является, скорее, только одним из свойств самоорганизации в Природе. Эволюция – это вечная самоорганизация, поиск структурами своих оптимумов в изменяющихся условиях. Если на каком-то этапе эволюции это условие достигается, это означает, что находится механизм, который становится на пути вырождения материи. Появление жизни на Земле и есть выдающийся случай нахождения такого варианта самоорганизующейся структуры.

Сущность эволюции заключается в предотвращении вырождения материи, в создании самоорганизующихся структур. Это вечная борьба противоположностей хаоса и порядка, структурного и бесструктурного во вселенной.

В природе известны так называемые спусковые («триггерные») процессы, при которых система от слабого внешнего воздействия скачкообразно переходит из устойчивого в неустойчивое состояние. Так, подчас небольшой приток энергии может вызвать весьма мощный процесс со значительными результатами.  Воспользовавшись управляющим параметром реструктуризации долга, можно изменить ситуацию в экономике.

Понятие синергетики

Синергетика — это теория, исследующая процессы самоорганизации, устойчивости, распада и возрождения самых разнообразных структур живой и неживой природы. Во всех рассматриваемых синергетикой системах процесс самоорганизации идет обязательно с участием большого числа объектов (атомов, молекул или более сложных преобразований) и, следовательно, определяется совокупным, кооперативным действием.

В фокусе внимания синергетики оказываются сложные системы, в которых эволюция протекает от хаоса к порядку.

Дата: 2019-02-02, просмотров: 180.