Феноменологический подход

Статистические закономерности.

Тема 9. Два способа описания природы на макроуровне.

План:

1. Макроописание. Термодинамический метод в физике. Феноменологический подход.

2. Микроописание. Статистический метод. Статистические распределения.

3. Флуктуации. Релаксация. Неустранимое влияние окружения.

4. Явления переноса в неравновесных системах. Необратимые процессы и стрела времени.

5. Энтропия и вероятность. Статистический смысл энтропии.

6. Природа статистических закономерностей в макромире.

7. Соотношение статистических и динамических закономерностей в природе.

8. Целостный мир неклассической физики.

9. Развитие неклассических взглядов в химии.

9.1. Модели реального вещества. Проблема химического соединения.

9.2. Неклассические подходы к управлению химическими процессами.

10. Проявления «неклассичности» в живой природе. Неклассические идеи в биологии.

В квантовой механике установлено, что статистические закономерности вприроде являются фундаментальными; однако проявляются не только в микромире. Первоначально они были изучены для макроскопических систем, состоящих из большого числа молекул. Молекулярные системы – частный случай многочастичных систем.

Многочастичная система – совокупность большого числа однотипных элементов (частиц):

· совокупность атомов или молекул газа, жидкости, кристалла

· звездные скопления

· биологические популяции

· масштабные коллективы в человеческом обществе

Многочастичные системы исследуют и описывают, применяя два альтернативных подхода: макроскопический (макроописание) и микроскопический (микроописание). В физике эти два подхода проявились очень наглядно при исследовании явлений в макрообъектах.

Несмотря на очевидные различия между макроскопическими многочастичными системами и объектами микромира, их описание имеет значительное сходство. Анализ существа микро- и макроописания позволяет полнее понять соотношение динамических и статистических закономерностей в картине мира и выявить важные особенности неклассической стратегии познания.

1. Макроописание. Термодинамический метод в физике.

Макроописание – не рассматривает поведение элементов макросистемы, изменение их характеристик; оперирует величинами, характеризующими систему в целом – макропараметрами:

· если многочастичная система – молекулярная система, физическое тело, то макропараметрами служат масса системы, ее объем, внутренняя энергия, температура, давление и т.д.

· примеры процессов, происходящих внутри тел или на их границе: передача тепла, кристаллизация, испарение и др.

При описании сложных экономических систем (экономика государства) применяют макроэкономический подход и альтернативное ему микроэкономическое описание:

· макроэкономические параметры – совокупный национальный продукт, темпы инфляции и т.п. – применимы к экономической системе в целом

· микроэкономические параметры характеризуют свойства отдельных элементов системы.

Термодинамический метод – макроскопический подход к описанию явлений в физических телах. Термодинамика – теория процессов, построенная на описанной основе. Содержание термодинамики представляет собой совокупность следствий из основных термодинамических законов – начал термодинамики:

Первое начало – закон сохранения энергии для тепловых явлений Q = U + A

При сообщении системе определенного количества теплоты Q происходит увеличение внутренней энергии системы U, система совершает работу A против внешних сил.

Вечный двигатель 1-го рода – воображаемая, непрерывно действующая машина, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу без получения энергии извне.

Вечный двигатель 2-го рода – воображаемая тепловая машина, которая в результате совершения кругового процесса (цикла) полностью преобразует теплоту, получаемую от какого-либо «неисчерпаемого» источника (океан, атмосфера), в работу.

Второе начало – закон возрастания энтропии S0, где S – энтропия – мера хаотичности состояния системы

В любых термодинамических процессах энтропия замкнутой системы не убывает.

Макропараметры в термодинамике именуются термодинамическими параметрами: многие из них измеряются приборами, другие определяются с помощью термодинамических соотношений на основе первых.

Классификация термодинамических параметров

тип	примеры	свойства
характеристики макросистемы вне связи с окружением	масса, объем, внутренняя энергия	аддитивность – возможность прироста за счет включения в систему новых частиц
относятся не только к системе, но могут одновременно отражать и свойства окружения системы	температура, давление	не обладают свойством аддитивности, не имеют аналогов на уровне отдельных частиц системы

Термодинамическое равновесие – состояние системы, при котором значения термодинамических параметров во всех частях системы одинаковы.

· изолированная система всегда самопроизвольно переходит в равновесное состояние

· состояние равновесной макроскопической многочастичной системы называют макросостоянием

Поскольку зависимости между термодинамическими параметрами системы, находящейся в термодинамическом равновесии, носят однозначный характер, термодинамика – теория динамического типа (в этом отношении сходна с классической механикой).

Феноменологический подход:

· более общий по сравнению с макроскопическим описанием

· применяется при описании явлений, детальный механизм которых недостаточно ясен

· типичен для физики (например, закон всемирного тяготения), характерен дляестествознания в целом: например, в биологии применяется в систематике видов, в геологии – при описании закономерностей расположения залежей полезных ископаемых

· российский физик С.П. Капица, используя опыт феноменологического описания, накопленный естествознанием, разработал в социологии феноменологическую теорию народонаселения

· феноменологическая теория – теория циклического развития мировой экономики

· примеры феноменологического подхода в практической деятельности: прогнозирование погоды на основе народных примет, оценка деятельности предприятия на основе формальных экономических показателей.

2. Микроописание. Статистический метод.

Дата добавления: 2014-01-11