A tudomány komplex rendszerek Synergetics

Home | Rólunk | visszacsatolás

Komplex rendszerek a kémia. Egyensúlyi rendszerek. Evolúció és jellemzői. Tól termodinamika zárt rendszerek szinergiát. A hipotézis a szülőanyja

Komplex rendszerek Chemistry

A kémia a XX században jelöltek sok a remény, amíg a kiáltványt a Szovjetunió a szlogen: „A kommunizmus - az szovjethatalom plusz villamosítás az egész ország és a vegyszerek használatát a nemzetgazdaságban.” Növekvő terméshozamok révén a műtrágyák és növényvédő szerek lehetővé tette, hogy beszélni a „zöld forradalom”, de azt is eredményezte, talajszennyezés és gyártott termékek magukat, úgy, hogy a magasabb árú termékek neveltük „kémia nélkül”. Az ipar, az új vegyi anyagok tették lehetővé jelentősen gazdagítja a termelési kapacitást, de ez azt eredményezte, hogy a negatív környezeti hatásokat, mint a legtöbb új vegyi anyagok nem emésztett a természeti környezet és így lett a szennyező anyagok. Kémia már széles körben használják a mindennapi életben, de különösen a kozmetikumokban (kifejezése „do kémia”), ami szintén a fordított környezeti oldalán.

De ebben a részben mi érdekli a kémia a maga részéről jött a komplex rendszerek elemzéséhez. A kiemelkedő teljesítményt a kémia volt, hogy kinyitotta az úgynevezett láncreakció, még mielőtt a radioaktív bomlás fedezték a fizikában.

A lényege láncreakció H. H. Semenov írja le az alábbiak szerint: „fotonenergiák elegendő kétatomos klórmolekula oszlik egyes atomok. Mindegyik aktív, és ezért az eredeti molekula könnyen reagál a hidrogén molekula. Azt is kétatomos. Egyik atomok klóratom ad egy termék molekula - hidrogén-klorid, hidrogén-atom, és a másik szabad marad. Most könnyen reagál egy közeli molekula klórt, kialakítunk egy második molekula hidrogén-kloridot és külön klór. Ezt addig ismételjük, ahányszor, ahogyan ha van egy hosszú lánc reakciók „(Prigogine pillanatra torzhestva.- M. 1989. - pp. 13).

Szovjet tudós H. H. Semenov kellett nyitnia a elágazó láncú reakciók. „Már nem emlékszik jól, amikor villant feltételezhető, hogy a foszfor oxidációs reakció eltér a reakció klór hidrogénnel. Nem emlékszem hogyan jött az alapötlet, hogy során ez a reakció nem egy közönséges molekula foszfor-pentoxid képződött, és a gerjesztett molekulák - amelyek többlet energia okozza a kibocsátott fény egy foszfor-vegyület az oxigénnel. De néha izgatott molekula foszforpentoxid ütközhetnek oxigén molekula inaktív, továbbra sem bocsát ki fényt. Ezután a felesleges energiát okoz hasító oxigén molekulák aktív atomok, amelyek mindegyike, viszont kezdődik Boden-Stein egyenes láncú foszfor gőz oxidációs reakció „(Uo - pp. 13-14).

Az elmélet az elágazó láncú reakciók vezetett egy új kutatási terület - kémiai fizika, a fegyelem, közbenső közötti fizikai és kémiai.

A kémiában, az is nyitva oszcilláló reakciót, az úgynevezett „kémiai óra”. „Ezek után, sőt, előfordul? Basis vibrációs válasz - kétféle molekula lehet egymásba átalakíthatók. Nevezzük az egyik ilyen (piros molekula), a másik - B (kék). Azt is gondolom, hogy egy kémiai reakció - a kaotikus, véletlenszerű részecskeütközést bekövetkezését. Ezzel a logikával, a kölcsönös átalakulás A és B kell vezetnie az átlag az oldat színe alkalmi villog a piros és kék. De amikor a feltételek messze egyensúly, van egy teljesen más: a teljes oldat vörössé válik, majd kék, majd piros újra. Tehát, ha a molekula volna kapcsolatot létesíteni egymással a nagy, makroszkopikus távolságig keresztül nagy, makroszkopikus időközönként. Van olyasmi, mint egy jel, amelyben az összes A, illetve minden időben reagálni. Az ilyen viselkedés szokás tulajdonítani csak élni - de most már világos, hogy ez lehetséges, és viszonylag egyszerű rendszer, nem élő „(ugyanott -, pp. 313-314).

Különbségek egyensúlyi struktúrája az egyensúlyi a következő:

1. A rendszer reagál a külső körülmények (gravitációs mezőben, és így tovább. N.).

2. A viselkedése véletlenszerű, és nem függ a kezdeti feltételek, de attól függ, hogy a történelem,

3. A beáramló energia rendet teremt a rendszerben, és ezért annak entrópia csökken.

4. A jelen elágazás - fordulópontot a fejlesztés a rendszer.

5. koherencia: a rendszer úgy viselkedik, mint egész, és, mintha a székhelye hosszú távú erők (például egy hipotézis van jelen fizika). Annak ellenére, hogy az erő a molekuláris kölcsönhatások rövid hatótávolságú (Act távolságig nagyságrendileg 10 -8 cm), a rendszer úgy van kialakítva, mintha minden egyes molekula „tájékozott” az állam a rendszer egészének.

Különbséget az a terület az egyensúly és egyensúlytalanság, amelyben a rendszer létezhet. Viselkedése ugyanakkor jelentősen változik, hogy mit is képviselteti magát az alábbi táblázatban:

5. Az alapvető bizonytalanság a rendszer viselkedését.

5. A rendszer viselkedését, meg a lineáris összefüggés.

Mivel magára hagyott hiányában energiához való hozzáférés a külső, a rendszer hajlamos egyensúly - a legvalószínűbb állapot érhető el, ha az entrópia nulla. Példa egyensúlyi struktúrája - kristály.

Egy ilyen egyensúlyi állapot szerint a termodinamika második törvénye jön minden zárt rendszer, azaz. E. rendszerek, amelyek nem kapnak energiát kívülről. Ennek az ellenkezője a rendszer típusától nevezzük nyitva.

A tanulmány nem egyensúlyi állapotban lehetővé teszi, hogy jöjjön általános következtetéseket az evolúció élettelen természet a káoszból a rendet.

Evolúció és jellemzői

A koncepció a káosz szemben a fogalom a tér volt ismert az ókori görögök. Prigogine és Stengers úgynevezett kaotikus összes rendszer, melyek a visszavezethetetlensége az ábrázolás szempontjából valószínűségek. Más szóval, az ilyen rendszereket nem lehet egyértelműen leírni determinisztikus, azaz a. E. ismeretében a rendszer állapotát a pillanatban pontosan megjósolni, hogy mi fog történni a következő pillanatban vele.

„Extrapoláció dinamikus leírást. vizuális képet - egy démon, Laplace kitalált és megvan az a képessége, elfogadó bármikor helyzetét és sebességét minden részecske az univerzumban, hogy tisztán látni a fejlődését a jövőben, és a múltban. Az összefüggésben a dinamika a klasszikus determinisztikus leírás lehet elérhetetlen a gyakorlatban, ez azonban továbbra is egy határ, amelynek meg kell közelíteni a szekvenciáját egyre pontosabb leírása „(Prigogine, I. Stengers. Rendelés a haosa.- 1986.- M. S. 124).

A kaotikus viselkedés kiszámíthatatlan elvileg. Visszafordíthatatlanságát, valószínűség és a véletlen objektív tulajdonságai kaotikus rendszerek a makro szinten, nem csak mikro szinten, találtak a kvantummechanika.

„A modell már foglalkozott a klasszikus fizika, megfelelnek, mivel most már értem, csak marginális helyzetekben. Ők lehet mesterségesen létrehozott azáltal, hogy a rendszer egy dobozba, és várja meg, amíg a az egyensúlyi állapotot. Mesterséges lehet determinisztikus és reverzibilis. Természetes is feltétlenül elemeket tartalmaz véletlenszerű, és visszafordíthatatlan. Matter - több passzív anyag nem ismertetett keretében mechanisztikus kép a világ, ez is jellemzi a spontán aktivitást „(Uo - PP. 50)

Evolution kell felelniük három követelménynek: 1) visszafordíthatatlansága fejezzük megsérti szimmetria múlt és jövő közötti; 2) Az igény, hogy bevezetik a „esemény”; 3) néhány esemény képesnek kell lennie arra, hogy módosítsa az evolúció során.

Feltételei az újabb szerkezetek: 1) nyitottság a rendszer; 2) annak elhelyezkedését egyensúlytól távoli; 3) jelenlétében ingadozások.

Minél összetettebb egy rendszer, annál több fajta ingadozások, amelyek veszélyeztetik a stabilitást. De vannak közötti kapcsolatok különböző részei a komplex rendszerek. Az eredmény a verseny között, az ellenállás és biztosítja a kommunikációt és az instabilitás miatt ingadozása a küszöb függ a rendszer stabilitását.

Meghaladva a küszöböt, a rendszer belép a kritikus állapot, úgynevezett elágazási pontig. Ez a rendszer instabillá válik, tekintettel a ingadozások és átmehet egy új terület ellenállás, R. E. A kialakulását egy új anyag. A rendszer, mivel változik a választás az egyik módja az evolúció. Egy kis ingadozás szolgálhatnak az elején a fejlődése ezen a ponton egy új irányba, hogy drasztikusan változtatni a viselkedésén. Ez az esemény.

Azon a ponton, elágazás véletlen rámenős mi marad a rendszer, egy új utat a fejlődés, és miután az egyik a sok lehetőség van kiválasztva, újra hatályba lép determinizmus - és így a következő pont elágazás. A rendszer sorsa véletlen és szükségszerűség kölcsönösen erősítik egymást.

Szerint Prigogine és Stengers, a legtöbb rendszer nyitott - egymásnak energiát vagy anyagot vagy információt a környezettel. A vezető szerepet játszott, hogy a rendezés nem a világon, stabilitás és az egyensúly, és az instabilitás és egyensúlytalanság, azaz a. E. Minden rendszer folyamatosan ingadozik. A kritikus pont a bifurkációs ingadozás eléri olyan erő, hogy a rendszer nem képes fenntartani a szervezet és meg kell semmisíteni, és alapvetően lehetetlen megjósolni, hogy: akkor a kaotikus állapot a rendszer, vagy mozog egy új, differenciáltabb és magas szintű rend, amelyben felszólítottak a disszipatív struktúra. Új struktúrák hívják disszipatív, mert azok fenntartása több energiát igényel, mint az egyszerűbb fenntartani szerkezetek ezek helyettesítik.

Disszipatív struktúrák léteznek csak addig, amíg a rendszer eloszlik (szétszórja) az energia és így termel entrópia. A rendelést energia történik növekedést a teljes entrópia. Így az entrópia - nem csak a non-stop tolóajtó rendszer az állam, megfosztva bármilyen volt a szervezet (mint gondolta, hogy a támogatói „hő-halál” a világegyetem), és lesz, az ősi rend bizonyos feltételek mellett.

Az azonos peremfeltételek kompatibilisek különböző disszipatív szerkezetek. Ez - a következménye, nem-lineáris jellege erősen nem egyensúlyi helyzetek. Kis különbségek vezethet súlyos következményei lehetnek. Következésképpen, a peremfeltételek szükségesek, de nem elegendő ahhoz, hogy megmagyarázza az oka a szerkezet. Arra is szükség van, hogy vegye figyelembe a tényleges folyamatokat, melyek a „választás” az egyik lehetséges struktúrák. Ezért (és azért is, mert más okok miatt) tulajdonítunk ilyen rendszerek egy bizonyos „autonómia” vagy „önszerveződés”.

Kutatás, amely az imént említett, végzik keretében a tudomány, az úgynevezett szinergiát.