Numeroase exemple de auto-organizare în sistemele hidrodinamice, termice și alte sisteme fizice, ca să nu mai vorbim de sistemele de natură vii, oamenii de știință au observat de mult timp. Dar datorită vederilor dominante ale științei din epoca lor, ei pur și simplu nu i-au remarcat sau au încercat să le explice cu ajutorul conceptelor și principiilor existente.
Deoarece în știința XVII - prima jumătate a secolului al XIX-lea. paradigma mecanicistă a dominat, în măsura în care toate procesele au fost încercate să o explice prin reducerea lor la legile mișcării mecanice a particulelor materiale. Sa presupus că aceste particule se pot deplasa fără a interfera unele cu altele, și cel mai important - poziția și viteza lor sunt definite în mod precis și fără echivoc în orice moment, în trecut, prezent și viitor, în cazul în care sunt date în poziția inițială și viteza. În consecință, într-o astfel de descriere mecanică semnul timpului nu joacă nici un rol și, prin urmare, poate fi inversat. Ca o consecință, procese similare au fost numite reversibile. În unele cazuri, atunci când vine vorba de câteva corpuri și sisteme relativ izolate, o astfel de abordare abstractă poate fi adecvată și utilă. Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri reale, este necesar să se ia în considerare schimbarea sistemelor în timp, adică pentru a face față proceselor ireversibile.
Așa cum am menționat deja mai sus, pentru prima dată, astfel de procese au început să fie studiate în termodinamică, care a început să investigheze fundamental diferite de fenomenele termice mecanice. Căldura este transferată de la un corp încălzit la unul rece și nu invers. În timp, este distribuit uniform în corp sau în spațiul din jur. Toate aceste fenomene simple nu au putut fi descrise fără a ține seama de factorul de timp. Pe această bază fenomenologică au fost formulate principiile sau legile inițiale ale termodinamicii clasice, printre care legea entropiei în creștere joacă un rol foarte important. Entropia caracterizează acea parte din energia totală a sistemului care nu poate fi utilizată pentru a produce munca. Prin urmare, spre deosebire de energia liberă, este vorba de o energie degradată și de deșeuri. Dacă energia liberă este notată cu F, entropia este S, atunci energia totală a sistemului E este egală cu
unde T este temperatura absolută conform lui Kelvin.
Conform celei de-a doua lege a termodinamicii, entropia într-un sistem închis crește constant și, în cele din urmă, tinde la valoarea maximă. În consecință, în ceea ce privește gradul de creștere a entropiei, se poate judeca evoluția unui sistem închis și, astfel, momentul schimbării sale. Astfel, pentru prima dată în știința fizică au fost introduse conceptele de timp și evoluție asociate cu schimbarea sistemelor. Dar conceptul de evoluție în termodinamica clasică, așa cum am menționat deja mai sus, este tratat într-un mod complet diferit decât în sensul general acceptat. Acest lucru a devenit evident după savantul german Boltzmann (1844-1906) a început să interpreteze entropia ca o măsură a dezordinii într-un sistem. Astfel, cea de-a doua lege ar putea fi formulată după cum urmează: un sistem închis lăsat în sine, se străduiește să obțină starea cea mai probabilă, constând în disorganizarea sa maximă. Deși în mod oficial dezorganizare poate fi considerată ca fiind auto-organizare, cu un semn negativ sau samodezorganizatsiyu, însă acest punct de vedere nu are nimic de-a face cu interpretarea conținutului de auto-organizare ca formarea unui calitativ nou proces, un nivel mai ridicat de dezvoltare a sistemului. Dar pentru aceasta era necesar să renunțăm la astfel de abstracții atât de profunde ca un sistem izolat și o stare de echilibru.
Între timp termodinamica clasică pe ele doar odihnit și, prin urmare, luate în considerare, de exemplu, sistem parțial deschis sau sunt aproape de punctul de echilibru termodinamic, în cazuri izolate degenerate sisteme de echilibru. Este evident că, pentru a explica procesele de auto-organizare a fost necesară introducerea unor noi concepte și principii care să descrie în mod adecvat procesele de auto-organizare reale care au loc în natură și societate.
Cea mai fundamentală dintre ele, după cum deja știm, este conceptul unui sistem deschis, capabil să facă schimb de materiale, energie și informații cu mediul. Ca între materie și energie există o relație, până în prezent putem spune că sistemul în cursul evoluției sale produce entropie, care, cu toate acestea, nu se acumulează în ea, și îndepărtat și disipată în mediul înconjurător. Sistemul primește energie proaspătă din mediul înconjurător, și că, din cauza unei astfel de schimb continuu de entropie sistem nu poate crește și să rămână constante, sau chiar să scadă. Prin urmare, devine clar faptul că un sistem deschis nu poate fi un echilibru, deoarece funcționarea sa necesită un aport continuu de energie și materiale din mediul extern, rezultând într-un dezechilibru crește sistemului. În cele din urmă, fosta relație dintre elementele sistemului, adică fosta sa structură, este distrusă. Între elementele sistemului, apar noi relații coerente sau coerente care duc la procese de cooperare și la comportamentul colectiv al elementelor sale. Astfel, procesele de auto-organizare în sisteme deschise care sunt asociate cu disiparea sau împrăștierea și entropia în mediu pot fi descrise schematic.
Există, de asemenea, cazuri de auto-organizare de alt tip, în care tranziția către noi structuri nu este legată de disipare. De exemplu, prin creșterea presiunii apei prin deschiderea unui robinet de apă, putem observa trecerea de la un flux laminar neted al fluidului la o turbulență turbulentă. Uneori există chiar cazuri în care apariția unor noi structuri are loc datorită unei creșteri a entropiei sistemului în sine. Acesta este cazul, de exemplu, a formării cristalelor din lichide, fulgi de zăpadă și membrane biologice.
Cu toate acestea, în prezent, structurile disipative, desigur, dobândesc cel mai mare interes și semnificație de bază. Ca model pentru construirea unui model teoretic de astfel de structuri, numite Brusselator a servit ca o reacție chimică specifică, pentru prima dată, recent, a studiat de oamenii de știință noastre și B.Belousovm A.Zhabotinskim. Astfel de reacții sunt însoțite de formarea de structuri spațiale speciale și apar datorită sosirii unor reactivi chimici noi și îndepărtarea produselor de reacție. Caracteristica lor importantă este și prezența catalizatorilor, care contribuie la accelerarea cursului reacției. 1
Corelarea algoritmilor prezenți în domeniul economic, cu algoritmii de dezvoltare la nivel mondial, ce caracterizează evoluționismul universală în insufletite și natura neînsuflețită, conduce la concluzia că acestea sunt identice, a avertizat că necesitatea de a lua în considerare în cursul „Concepte ale științei moderne“ principiile evoluționismului universale.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: