- •Что такое поле? Приведите примеры полей в природе.
- •Чем отличаются поля Фарадея –Максвелла от полей Галилея – Ньютона?
- •Как можно представить себе гравитационное и электромагнитное поля?
- •Чем была вызвана необходимость перехода от механической картины мира к электромагнитной?
- •Какую роль в классической физике играет модель эфира?
- •Опишите шкалу длин волн
- •Определения понятий близкодействия и дальнодействия.
- •Откуда следует, что свет является электромагнитной волной?
- •Что представляет собой электромагнитная картина мира? Отметьте её достоинства и недостатки.
- •Статистические и термодинамические свойства макросистем.
- •Полная и внутренняя энергия системы. Определение понятия энергии.
- •Нулевое начало термодинамики
- •Понятие энтропии
- •Второе начало термодинамики: закон возрастания энтропии.
- •Третье начало т-ки: теорема Нернста
- •Гипотеза Луи де Бройля.
- •Квантовая гипотеза Планка, физический смысл постоянной Планка
- •Принцип дополнительности в квантовой физике и как принцип познания в современном естествознании.
- •Принцип неопределенностей
- •Понятия пространства и времени с позиций кпкм
- •Принцип причинности в рамках кпкм
- •29. Примеры самоорганизации в живой и не живой природе. Ячейки Бенара. Реакции Белоусова –Жаботинского.
- •30. Фазовое пространство. Режим с обострением
- •31. Модель Пуанкаре описания изменения состояния системы
- •32. Изменения энергии при эволюции системы
- •33. Гармония хаоса и порядка и «золотое сечение»
- •34. Принцип производства минимума энтропии
- •35. Синергетическая парадигма
- •36. Физические и химические процессы
- •37. Развитие химических знаний
- •51. Биогеохимические принципы в.И. Вернадского. Элементы биосферы
- •53. Атмосфера. Механизм образования и гибели озона. Озоновая дыра
29. Примеры самоорганизации в живой и не живой природе. Ячейки Бенара. Реакции Белоусова –Жаботинского.
Процессы самоорганизации. Наиболее явственно и наглядно такие явления демонстрирует живая природа. Из семечка, посаженного в землю может вырасти большое растение со сложной структурой (ствол, ветви, листья, цветы) и вся огромная (по сравнению с первоначальным семечком) масса этого растения образуется из бесструктурного вещества (вода, углекислый газ, элементы почвы). На первый взгляд такие процессы настолько отличаются от процессов в неживой природе, где в основном проявляются процессы разрушения структур, что долгое время существовало мнение о неприменимости законов физики к описанию живой природы. Тем не менее, более пристальный взгляд дает достаточно много примеров процессов самоорганизации в неживой природе. Всем знакомые снежинки, обладающие прекрасной высокосимметричной структурой, образуются из бесструктурного водяного пара. В разные дни небо может быть затянуто пеленой облачности, хаотическими облаками (представляющими, тем не менее, определенные структуры), а также и симметричными (в смысле повторяемости) волнами облаков. В спокойном течении реки при огибании препятствий или при ускорении течения в области сужения русла могут возникнуть структуры в виде вихрей.
Ячейки Бенара
Можно привести еще два ставших уже классическими примера упорядочения структуры из хаотического движения. Первый пример относится к гидродинамической неустойчивости в жидкости, открытой в 1900 г. Бенаром. На поверхности жидкости при определенных условиях возникает диссипативная пространственная структура, названная ячейками Бенара.(пример со сковородой, маслом, мет.опилками)
Реакции Белоусова –Жаботинского
Как и в предыдущих моделях Лоренца и Бенара, суть периодических реакций — в возникновении организованных потоков и структур, но только реализованных в химических реакциях, где важную роль играл специфический катализатор. При реакции окисления лимонной кислоты с таким катализатором в определенной последовательности возникали окислительно-восстановительные процессы, и раствор самопроизвольно периодически менял цвет. Подобные реакции в дальнейшем широко исследовали и использовали для разных веществ, и они получили название реакций Белоусова — Жаботинского. Ныне известны и другие колебательные реакции, но реакция Белоусова — Жаботинского является в известном смысле исторической, поскольку она показала, что вдали от состояния равновесия вещество обретает новые свойства
30. Фазовое пространство. Режим с обострением
Эволюцию динамической системы можно анализировать в абстрактном пространстве состояний — фазовом пространстве, в котором можно ввести координаты, описывающие состояние системы, в частности фазу системы. Это понятие является обобщенным и широко используется в различных областях науки и даже нашей обычной жизни (фазовые состояния вещества, фазовый переход, фаза развития общества, фаза роста, фаза функции, фаза развития системы и т.д.). Для систем классической механики такими координатами является положение точек и их скорости в каждый момент времени. Совокупность последовательных положений системы в фазовом пространстве составляет фазовую траекторию. Выстраивая такую траекторию в фазовом пространстве, необходимо указывать направление перемещения системы по фазовой траектории во времени.
Процессы часто идут в «режиме с обострением», когда в отличие от линейных изменений параметров рассматриваемые величины неограниченно возрастают за ограниченное время. В основе «режимов с обострением» лежит широкий класс нелинейных положительных обратных связей. Поскольку диссипативные процессы являются макроскопическим проявлением хаоса, то можно считать, что на микроуровне хаос — не фактор разрушения, а, наоборот, фактор, определяющий тенденцию самоорганизации нелинейной системы или среды.