Тема 9. Концепция синергетики

Ключевые термины

Энтропия

Работа

Теплота

Абсолютная температура

Стрела времени

Закрытая система

Замкнутая система

Открытая система

Термодинамика

Внутренняя энергия

(греч. взаимодействие)

Синергетика возникла как новое научное направление в 70^х-80^х годах 20-го века. Синергетика – наука о самоорганизации. Первая «синергетическая» работа немецкого физика Г. Хакена была посвящена лазерному излучению. Лазерный луч являет собой прекрасный пример появления высокоупорядоченного состояния неживой природы. Возникает он самопроизвольно из хаотического состояния вещества и излучения. В генерации лазерного излучения Г. Хакен увидел ряд особенностей физического явления вынужденного излучения:

1) строгая монохроматичность;

2) высокая когерентность;

3) большая интенсивность

4) узость пучка.

Синергетику можно трактовать как концепцию научного познания. В её составлении большую роль сыграли труды Ильи Романовича Пригожина, бельгийского физика. Анализируя общие закономерности неравновесных процессов упорядочения и разупорядочения, то есть переходов от хаоса к порядку и обратно, И.Р. Пригожин пришел к выводу, что концептуально процесс эволюции всегда идет через конкурентное сочетание процессов деградации и самоорганизации. Общее направление эволюции определяется преобладанием самоорганизации по сравнению с деградацией. Именно поэтому в природе по мере развития появляются все более сложные системы с все более высокой степенью упорядоченности.

Условия протекания процессов самоорганизации в системах:

1) Процессы самоорганизации идут только в открытых системах, т.к. закрытые системы в соответствии с законами термодинамики имеют конечным итогом хаос (максимальный беспорядок) или дезорганизацию.

2) Система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия (в этой точке система имеет максимальный беспорядок), из которой выход затруднен.

3) Упорядочивание структуры системы (организация нового порядка) происходит за счет незначительных отклонений (флуктуаций) от первоначального состояния, возрастанию амплитуды флуктуаций с течением времени, постепенного расшатывания прежнего порядка и в результате установлению нового порядка (принцип образования порядка через флуктуации). Такой процесс методичной раскачки системы, сопровождающийся возрастанием амплитуды флуктуаций, свидетельствует о наличии в системе положительных обратных связей.

4) Отличительная черта математических моделей, описывающих открытые системы и процессы самоорганизации – их существенная нелинейность. Нелинейные математические уравнения являются более адекватными реальным системам.