Возникновение - диссипативная структура
Cтраница 3
Для необратимых процессов производство энтропии играет такую же роль как энтропия в равновесных ситуациях. Эволюция системы может приводить как к деградации, так и самоорганизации системы и возникновению диссипативных структур Согласно [2], эволюция неравновесной открытой системы путем самоорганизации происходит при условии минимума производства энтропии. [31]
Имеется, однако, вторая возможность упорядочения - создание порядка вдали от равновесия, кинетическое упорядочение, возникновение диссипативной системы. Когерентное поведение такого рода возможно вне области стабильности состояний, характеризуемых обычным термодинамическим поведением. Критерием возможности возникновения упорядоченной диссипативной структуры является невыполнение условия устойчивости. [32]
Селективная ценность по Эйгену есть безразмерный кинетический параметр, характеризующий авто-каталитический синтез макромолекулярных цепей, который происходит за счет цепей с меньшей ценностью, подвергающихся деструкции. Процесс протекает в стационарной открытой системе, далекой от равновесия. Теория Эйгена согласуется с теорией возникновения диссипативных структур Пригожина и Глансдорфа и описывает некий начальный этап добиологической эволюции. [33]
Пригожий делают акцент, прежде всего, на процессуальное материальных систем. Все процессы, протекающие в различных материальных системах, могут быть подразделены на два типа: во-первых, это процессы, протекающие в замкнутых системах, ведущие к установлению равновесного состояния, которое при определенных условиях стремится к максимальной степени неупорядоченности или хаоса, и, во-вторых, это процессы, протекающие в открытых системах, в которых при определенных условиях из хаоса могут самопроизвольно возникать упорядоченные структуры, что и характеризует стремление к самоорганизации. Основными характеристиками первого типа процессов является равновесность и линейность, главными характеристиками второго типа процессов, в которых проявляется способность к самоорганизации и возникновению диссипативных структур, является неравновесность и нелинейность. Природные процессы принципиально неравновесны и нелинейны; именно такие процессы синергетика рассматривает в качестве предмета своего изучения. Постулирование универсальности неравновесных и нелинейных процессов позволяет ей претендовать на статус общеметодологической дисциплины, сопоставимой с теорией систем и кибернетикой. [34]
Итак, вдали от равновесия, между химической кинетикой и пространственно-временной структурой реагирующих систем существует неожиданная связь. Эта зависимость ( весьма тривиальная на термодинамической ветви вблизи равновесия) становится решающей в химических системах, действующих в условиях, далеких от равновесия. Например, для возникновения диссипативных структур обычно требуется, чтобы размеры системы превышала некоторое критическое значение - сложную функцию параметров, описывающих реакционно-диффузионные процессы. Мы можем поэтому утверждать, что химические неустойчивости задают дальний порядок, посредством которого система действует как целое. [35]
Последние десять лет отмечены необычным подъемом в изучении нелинейных неравновесных явлений. Пригожий был первым, давшим термодинамическое описание для совершенно новых ситуаций, которые наблюдаются в сильно неравновесных условиях. В 1971 г. Гленсдорф и Пригожий опубликовали свою знаменитую монографию [1 ], посвященную термодинамической теории в рамках исключительно макроскопического описания неравновесных непрерывных систем, в которой они начали изложение от равновесного состояния и в которую включены нелинейные случаи и неустойчивость. Эта монография содержит термодинамический критерий возникновения диссипативных структур, которыми мы здесь и займемся. [36]
Объяснение развития при помощи системы категорий ( взаимосвязь и движение, тождество и различие, симметрия и асимметрия, обновление и преемственность и др.) подводит к построению такой картины природы, у которой даже в отсутствие особей, обладающих потребностями и, следовательно, способных проявлять жизненную активность, существует потенциальная возможность когерентного сотрудничества, совместного действия ее ( природы) составляющих. Конечно же, не подлежит сомнению второе начало термодинамики - закон возрастания энтропии, он в физике хорошо обоснован. Но второй закон термодинамики сформулирован для замкнутых изолированных систем, имеющих, к тому же, пусть сколь угодно большее, но конечное число элементов. Принцип развития отражает такой процесс структурогенеза, результатом которого является возникновение диссипативных структур, имеющее место и в неживой природе. Речь идет о самоорганизации, синергетическом процессе, характеризующемся содействием, сотрудничеством элементов материальной системы. [37]
Представим себе небольшую организацию, занимающуюся сбытом телевизоров. Пока заказов было мало, организация снимала пару комнат, состояла из трех человек. Вначале организация каким-то образом выкручивалась, затем просто перестала справляться с потоком. Превышение критического значения этого потока привело к реорганизации системы и возникновению новой диссипативной структуры, более упорядоченной, чем предыдущая. [38]
 |
Управляющие параметры в некоторых системах. [39] |
Представим себе небольшую организацию, занимающуюся сбытом телевизоров. Пока заказов было мало, организация снимала пару комнат, состояла из трех человек. Вначале организация каким-то образом выкручивалась, затем просто перестала справляться с потоком. Превышение критического значения этого потока привело к реорганизации системы и возникновению новой диссипативной структуры, более упорядо-ченной чем предыдущая. [40]
Глобальное поведение системы существенно изменяет самый смысл пространства и времени. Значительная часть геометрии и физики основана на простой концепции пространства и времени, с которой обычно связывают имена Евклида и Галилея. Согласно этой концепции время однородно. Сдвиги по времени никак не сказываются на физических явлениях. Пространство также однородно и изотропно. Описание физического мира не должно зависеть от сдвигов и поворотов пространства. Замечательно, что столь простая концепция пространства и времени может быть нарушена возникновением диссипативных структур. Коль скоро образуется диссипативная структура, однородность времени и пространства может быть нарушена. Мы подходим весьма близко к биологической концепции пространства-времени Аристотеля, о которой кратко упоминалось в предисловии. [41]
Стенгерс Порядок из хаоса процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы ( например молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы работы условно называют их генами. В силу такой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если эта система под воздействием энергетических взаимодействий с окружающей средой переходит в неравновесное возбужденное состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы просыпаются от сна и начинают действовать согласованно. Между ними возникают корреляции, когерентное взаимодействие. В результате и возникает то, что Пригожий называет диссипативной структурой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансного возбуждения, которое ее и порождает, и одним из самых удивительных свойств такой структуры является ее повышенная чувствительность к внешним воздействиям. Изменения во внешней среде оказываются фактором генерации и фактором отбора различных структурных конфигураций. Материальная система такого типа включается в процесс структурогенеза или самоорганизации. Если предполагается, что именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как имманентное свойство неравновесных процессов. Схематическое описание возникновения диссипативных структур и связанного с ними процесса структур огенеза объясняет и название дисциплины. Термин синергетика образован от греческого синергиа, которое означает содействие, сотрудничество. Именно совместное действие или когерентное поведение элементов диссипативных структур и является тем феноменом, который характеризует процессы самоорганизации. [42]
Страницы: 1 2 3