18_КСЕ_Самоорганизация

Синергетика

Самоорганизация – фундаментальное

свойство окружающего мира

Процессы самоорганизации наблюдаются в открытых системах (в любой закрытой системе

можно выделить открытую подсистему – в системе энтропия растёт, а в подсистеме идёт самоорганизация и снижение энтропии)

13.11.12

41

Самоорганизация

Является предметом исследования научных дисциплин:

•  Описание неравновесных систем

•  Синергетика

(синегетикос – совместный,

согласованно действующий)

•  Теория катастроф

Герман Хакен

-Хакен Г. Синергетика (1980);

-Информация и самоорганизация.

Хакен Г. Макроскопический подход к сложным системам

(2005);

-Хакен Г.

Самоорганизующееся общество

(2007)

13.11.12

42

Данилов Ю.А., Синергетика - наука о самоорганизации / Прекрасный мир науки, М., «Прогресс-Традиция», 2008 г.

Синергетическая картина мира по Герману Хакену

«1. Исследуемые системы состоят из нескольких или многих одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.

2.Эти системы являются нелинейными.

3.При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об

открытых системах, далеких от теплового равновесия.

4.Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.

5.Системы могут стать нестабильными.

6.Происходят качественные изменения.

7.В этих системах обнаруживаются эмержентные новые качества.

8.Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или

функциональные структуры.

9.Структуры могут быть упорядоченными или хаотическими.

10.Во многих случаях возможна математизация».

13.11.12

43

Типы самоорганизующихся систем

Системы далёкие от состояния равновесия

Нарушение статистического равновесия вызывается внешним воздействием (ячейки Бенара

– нагревание; зайцы-волки – засуха)

Вдали от равновесия системы нестабильны, поэтому в них идут процессы самоорганизации

13.11.12

44

Равновесное и неравновесное состояния

Открытая термодинамическая система может находиться в различных состояниях, которые

характеризуются соотношениях со средой:

-равновесным является такое состояние системы, при котором параметры состояния соответствуют параметрам состояния среды

-неравновесное состояние - при котором в системе происходит одностороннее направленное изменение её параметров вследствие несоответствия их с

параметрами состояния среды.

13.11.12

45

Системы, процессы в мире

Действительность содержит:

Открытые системы – системы, которые обмениваются веществом и энергией с внешним

миром (физические, химические, биологические объекты…)

В действительности имеют место:

Неравновесные процессы – физические процессы перехода системы из одного

равновесного (или неравновесного) состояние в другое равновесное под влиянием внешних сил.

13.11.12

46

Диссипативные структуры

И. Р. Пригожин (нобелевская премия по химии 1977) обнаружил существование

неравновесных термодинамических систем, которые, поглощая вещество и энергию из окружающего пространства,

могут совершать качественный скачок к усложнению

Такие системы названы диссипативными*). Их
устойчивость определяется устойчивостью
внешнего источника энергии
*) диссипативный – от лат. dissipatio - рассеиваю	47
13.11.12

Диссипативные структуры

глицеролипид

Диссипативная структура –

упорядоченная структура, возникающая в

ходе

неравновесного процесса в открытых макроскопических системах

13.11.12

48

Бифуркации

свойства:
- открытые системы оказываются неустойчивыми и
возврат к начальному состоянию является
необязательным
- в некоторой точке,
называемой
бифуркацией
(разветвлением),
поведение системы
становится
неоднозначным	49
13.11.12

Типы самоорганизующихся систем

очень

Системы, состоящие из большого числа частиц

10 молекул	36 г воды
воды	12,04*1023
	молекул

Только в таких системах возможны

флуктуации – микроскопические неоднородности

13.11.12

50