Тема 1-04-02. Концепции квантовой механики

Корпускулярно-волновой дуализм можно рассматривать как всеобщее свойство материи двойственная природа мельчайших частиц вещества, состоящая в наличии у них не только корпускулярных, но и волновых свойств.

Мысленный эксперимент «микроскоп Гейзенберга» (Воображаемый микроскоп как измерительное устройство. С его помощью экспериментатор измеряет положение и импульс электрона, который рассеивает падающий на него фотон, обнаруживая тем самым своё присутствие. Если фотон имеет малую длину волны и, следовательно, большой импульс, положение электрона в принципе может быть измерено достаточно точно. Но при этом фотон рассеивается случайным образом, передавая электрону достаточно большую и неопределённую долю своего импульса. Если же у фотона большая длина волны и малый импульс, он мало изменяет импульс электрона, но рассеяние будет определять положение электрона очень неточно.)

Соотношение неопределенностей связывает неопределенность координаты с неопределенностью импульса

Принцип дополнительности – утверждение о том, что:

- невозможны невозмущающие измерения (измерение одной величины делает невозможным или неточным измерение другой, дополнительной к ней величины)

- полное понимание природы микрообъекта требует учёта как его корпускулярных, так и волновых свойств, хотя они не могут проявляться в одном и том же эксперименте

- (в широком смысле) для полного понимания любого предмета или процесса необходимы несовместимые, но взаимодополняющие точки зрения на него

Квантовое описание природы имеет статистический характер

Тема 1-04-03. Принцип возрастания энтропии

Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая

Первый закон термодинамики можно рассматривать как закон сохранения энергии при ее превращениях

Первый закон термодинамики можно рассматривать как утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода

Второй закон термодинамики можно рассматривать как принцип возрастания энтропии в изолированных системах. Изолированные системы составляют тела, которые не обмениваются с телами не входящими в систему ни веществом, ни энергией.

Кроме того, второй закон термодинамики можно рассматривать как

- принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному)

- утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода

- принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

Энтропию можно рассматривать как меру молекулярного беспорядка и как меру информации о системе

Энтропия открытой системы: производство энтропии в системе, входящий и выходящий потоки энтропии (Изменение энтропии открытой системы можно представить состоящим из двух частей, одна из которых обусловлена взаимодействием с окружающей средой, а вторая самопроизвольным протеканием необратимых внутренних процессов)

Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды

Тема 1-04-04. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма

Синергетика — теория самоорганизации, имеет междисциплинарный характер.

Самоорганизация в природных и социальных системах – самопроизвольное возникновение упорядоченных неравновесных структур .

Примеры самоорганизации в простейших системах: ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского, спиральные волны

Необходимые условия самоорганизации: открытость, неравновесность и нелинейность системы

Признак неравновесности системы: протекание потоков вещества, энергии, заряда и т.д.

Самоорганизация связана с диссипацией энергии. Диссипация в неравновесной системе – рассеяние энергии в окружающую среду. Поэтому неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации, называется также диссипативной структурой. Самоорганизация носит пороговый характер и идет через точки бифуркации.

Точка бифуркации может рассматриваться как момент кризиса, потери устойчивости. В этой точке возможно несколько вариантов развития системы.

В системе при самоорганизации происходит понижение энтропии . При этом одновременно происходит повышение энтропии окружающей среды.

Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его принципы:

- всё существует в развитии;

- развитие как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций);

- законы природы как принципы отбора допустимых состояний из всех мыслимых;

- фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;

- непредсказуемость пути выхода из точки бифуркации (прошлое влияет на будущее, но не определяет его);

- устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления