Студопедия

КАТЕГОРИИ:



Мы поможем в написании ваших работ!

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Мы поможем в написании ваших работ!

Примеры самоорганизации в неживой природе


Самоорганизация в химических системах связана с поступлением извне новых веществ, которые обеспечивают продолжение реакции, и выведением в окружающую среду отработанных. Например, окисление органической (малоновой) кислоты бромидом калия. При добавлении индикатора окислительно-восстановительных реакций (ферроина) можно наблюдать за ходом реакции по периодическому изменению цвета раствора. Внешне самоорганизация проявляется появлением в жидкой среде концентрических волн или в периодическом изменении цвета раствора с синего на красный и наоборот. Этот колебательный процесс идет без всякого вмешательства извне в течение нескольких десятков минут и получил название «химических часов».

Колебания происходят около неустойчивого стационарного состояния вдали от состояний равновесия. (Около устойчивых стационарных состояний такие периодические колебания невозможны).

Самоорганизация в социальных системах. Основоположник классической политической экономии А. Смит (1723-1790) в своем главном труде «Исследование о природе и причинах богатства народов» показал, что спонтанный порядок на рынке является результатом взаимодействия различных, часто противоположных стремлений, целей и интересов его участников. Такое взаимодействие приводит к установлению никем не запланированного порядка, который выражается в равновесии спроса и предложения. А. Смит использовал метафору «невидимой руки», которая регулирует цены на рынке.

Подобные же идеи высказывались в то время и относительно самоорганизации норм нравственности в обществе. При этом идеи самоорганизации, самосовершенствования деятельности социальных систем связывались с эволюционными процессами.

Итак, следует выделить основные условия и положения самоорганизации систем:

- Система должна быть открытой, диссипативной и находиться вдали от термодинамического равновесия;

- если в случае закрытых систем самоорганизация (эволюция) ведет к росту энтропии и беспорядка, то в случае открытых систем происходит возникновение и усиление порядка через флуктуации. Именно флуктуации приводят в этом случае к «расшатыванию» старого порядка и возникновению нового. Энтропия падает, количество информации (негэнтропия растет).



- Самоорганизация открытых систем опирается на принцип положительной обратной связи, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а наоборот, накапливаются и усиливаются, что приводит к возникновению нового порядка и структуры.

- Система должна обладать достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, иметь некоторые критические размеры. В противном случае коллективное поведение элементов системы может не проявиться (самоорганизация не наступает).

- Чем выше в своем эволюционном развитии находится система, тем более сложными и многочисленными будут факторы, которые влияют на ее самоорганизацию. Представляется вероятным, что именно нелинейные открытые диссипативные системы лежат в основе большинства физических, биологических, социальных явлений. Научная картина мира включает в себя принцип единства, проявляющийся в существовании законов, справедливых для самых разнообразных уровней существования, от микромира до Метагалактики, от неживой природы до человека и общества. В классической науке такими законами были, например, закон сохранения энергии, второе начало термодинамики... В современной постклассической науке ими могут стать законы коэволюции нелинейных открытых диссипативных систем.

 

6.Флуктуации. Общие сведения о флуктуациях

Согласно второму началу термодинамики, самопроизвольные процессы ведут систему к наиболее вероятному состоянию - к возрастанию энтропии. После того, как энтропия системы стала максимальной, дальнейшие изменения в системе прекращаются - достигнуто равновесие.

Однако состояние равновесия совсем не означает внутреннего покоя; внутри системы проходят непрерывные тепловые движения. Таким образом, любое физическое тело в каждое мгновение перестает быть самим собой, взаимное расположение молекул в каждое мгновение не такое, как в предыдущее, и значения всех физических величин сохраняются лишь в среднем, они не строго равны своим вероятным значениям, а колеблются около эти значений.

ФЛУКТУАЦИИ (от лат. fluctuatio — колебание)- это случайные отклонения физических величин от их средних значений. Они происходят у любых величин, зависящих от случайных факторов. В статистической физике флуктуации вызываются тепловым движением частиц системы. Флуктуации определяют теоретически возможный предел чувствительности приборов. Флуктуации давления проявляются, например, в броуновском движении малых частиц под влиянием точно не скомпенсированных ударов молекул окружающей среды. Флуктуации характерны для любых случайных процессов.

Рассмотрим физическую величину, истинное значение которой равно Х, ее среднее значение <X>, тогда отклонение DХ=Х - <X> не может быть мерой флуктуации, оно меняется во времени, величина же <X>=0 , т.к. имеют место равновероятные отклонения в обе стороны.

Мерой флуктуации физической величины Х является средняя величина квадрата разности DХ

<(DX)2>=<(X - <X>)2>=<X2> - (<X>)2 ,

которая называется квадратичной флуктуацией, <(DX)2> ³0.

Абсолютной флуктуацией называется величина .

Относительная флуктуация - это отношение абсолютной флуктуации к среднему значению .

Флуктуации заметны для систем с небольшим числом частиц и совсем незаметны для больших тел с огромным числом молекул.

Исследования показали, что изменение плотности, давления и температуры газа, находящегося в 1 см3 , составляет 10-8 % . Такие флуктуации слишком малы, чтобы их можно было обнаружить опытом.

Иначе обстоит дело в объеме кубического микрона. Здесь число частиц N=, и флуктуации достигают измеримых величин (сотые доли %).

Флуктуация представляет собой “ненормальное” явление в том смысле, что она приводит к переходу от более вероятного состояния к менее вероятному. Во время флуктуации тепло переходит от холодного тела к горячему, нарушается равномерное распределение молекул, возникает упорядоченное движение.



Хотя флуктуации возникают непрерывно, они не оказывают влияния на общий ход физических процессов, энтропия процессов возрастает.

Пусть Х - некоторая физическая величина, характеризующая замкнутую макросистему в целом (например, объем, температура). Будем считать, что из Х уже вычли среднее значение этой величины (например, Х=Т - <T>), поэтому <X>=0. Распределение вероятностей для энергии замкнутой системы дает формула Больцмана.

Вероятность того, что величина принимает значения в интервале X ; X+dX, равна

Р(Х)dХ=const exp(S(Х)),

где S - энтропия системы в состоянии Х.

В состоянии энтропия системы S максимальна, поэтому

.

Величина Х при флуктуации мала и функцию S(Х) можно разложить в ряд:

,

или где a=const>0 , тогда

Р(Х)dХ=Aexp(- aХ2/2)dХ – это распределение Гаусса (рис.6.1).

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Открытые диссипативные системы. Самоорганизация в открытых системах, роль нелинейности | Флуктуации термодинамических величин

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 827; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:

  1. Аристотель о природе раба и господина
  2. Аристотель о природе раба и господина
  3. Билет: взаимодействие общества и природе, анализ концепции какойто и пр.
  4. Внимание: не брать из интернета и из лекции. Другие примеры.
  5. ВОПРОС 4. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСНОВНОГО УРАВНЕНИЯ ГИДРОСТАТИКИ
  6. Динамические и статистические закономерности в природе
  7. Дополнительный материал о живой природе
  8. Естествознание как система наук о природе.
  9. Категория материи. Ее атрибуты и формы. Уровни организации живой и неживой материи.
  10. Кризисы и устойчивое развитие. Самоорганизация и самосохранение. Экономическая составляющая самоорганизации.
  11. ЛЕКЦИЯ 16. ОФИЦИАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННЫХ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В ПРИРОДЕ
  12. Методы организации и самоорганизации детского воспитательного коллектива, повседневного общения, взаимодействия, самодеятельности и педагогического воздействия

studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.004 сек.