Вопрос 9

2ой закон термодинамики. Принцип возрастания энтропии в закрытых системах.

Открытие второго начала связано с анализом работы тепловых машин и в первой формулировке Клаузиуса он звучал в следующей форме: "Переход теплоты от более холодного тела к более теплому, не может иметь место без компенсации". С учётом введённого в термодинамику понятия энтропии как меры беспорядка системы Клаузиус снова сформулировал второй закон: энтропия замкнутой системы, т.е. системы, которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом, постоянно возрастает. А это означает, что такие системы эволюционируют в сторону увеличения в них беспорядка, хаоса и дезорганизации, пока не достигнут точки термодинамического равновесия, в которой всякое производство работы становится невозможным. Клаузиус рассматривает круговые обратимые процессы и указывает, что в простом круговом процессе типа цикла Карно совершаются два вида превращений: переход теплоты в работу и переход теплоты более высокой температуры в теплоту более низкой температуры. Второе начало «должно выражать отношение между этими двумя превращениями». Оба эти превращения - «явления одинаковой природы» и в обратимом процессе могут замещать друг друга.

Вопрос 10

Системный подход в СЕ. В современной науке в основе представлений об устройстве материального мира лежит системный подход. Под системным подходом в широком смысле понимают метод исследования окружающего мира, при котором интересующие нас предметы и явления рассматриваются как части или элементы определенного целостного образования.  Эти части и элементы, взаимодействуя друг с другом, формируют новые свойства целостного образования (системы), отсутствующие у каждого из них в отдельности. Таким образом, мир с точки зрения системного подхода предстает перед нами как совокупность систем разного уровня, находящихся в отношениях иерархии.  В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит именно системный подход, согласно которому любой объект материального мира может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части, организованные в целое. Для обозначения этой целостности в науке выработано понятие системы. 

Системы характеризуются:

-Целостностью - свойства целого принципиально не сводятся к сумме свойств, составляющих его элементов.

-Структурностью - система состоит их элементов, связанных между собой прямыми и обратными, положительными и отрицательными связями. В системе, как правило, можно выделить два типа элементов: управляющие и управляемые.

Прямые связи характеризуют воздействие управляющих элементов на управляемые, обратные связи, соответственно, характеризуют воздействие управляемых элементов на управляющие.

-Иерархичностью - каждая система состоит из подсистем, служащими для нее элементами.

Вопрос 11

Синергетика – язык междисциплинарного общения. Роль хаоса и случайности.

Синергетика — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем. Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы. Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

Термин «синергетика» ввёл Герман Хакен.

Существуют несколько школ, в рамках которых развивается синергетический подход:

1. Брюссельская школа Ильи Пригожина, в русле которой разрабатывалась теория диссипативных систем, раскрывались исторические предпосылки и мировоззренческие основания теории самоорганизации;

2. Школа Г. Хакена, профессора Института синергетики и теоретической физики в Штутгарте. Он объединил большую группу учёных вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет более 60 томов.

3. Математический аппарат теории катастроф для описания синергетических процессов разработан российским математиком В. И. Арнольдом и французским математиком Рене Тома.

4. В рамках школы академика А. А. Самарского, члена-корреспондента РАН С. П. Курдюмова разрабатана теория самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента. В России вклад в развитие синергетики внесли академик Н. Н. Моисеев — идеи универсального эволюционизма икоэволюции человека и природ; синергетический подход в биофизике имел место в трудах членов-корреспондентов РАН М. В. Волькенштейна и Д. С. Чернавского.

От Запада синергетика берет традиции анализа, опору на эксперимент, общезначимость научных выводов и их транслируемость (от одной школы науки к другой, от науки к обществу в целом), через научные тексты, особый математический аппарат и даже запись на дискете компьютера.

От Востока синергетика воспринимает идею целостности (все во всем) и идею общего закона - единого пути Дао - которому следуют и мир в целом, и человек в нем.

Хаос - это особое состояние сверхчувствительной системы к самым слабым флуктуациям, это необходимое условие самоорганизации. Хаос есть конструктивное начало, основа для процесса развития. Процессы, протекающие в точке бифуркации системы, характеризуются самоорганизацией.

Такое кооперативное, согласованное поведение характерно для систем различных типов: молекул, клеток, нейронов, отдельных особей и т.д.

Основы философского анализа проблем «случайности» с позиций синергетики были разработаны И. Пригожиным, Г. Хакеном, и др. Традиционные интерпретации случайности и необходимости в духе жесткого детерминизма оказались неспособными объяснять новые факты. Многие свойства материи, которые раньше считались определенными и однозначными, перестали быть таковыми. Выходом из продолжающегося кризиса детерминизма может служить переосмысление целого ряда традиционных философских категорий, в том числе категории случайности на основе достижений современной науки.

Выступая в качестве мировоззренческой категории, «случайность» содействует обоснованию философско-научной картины мира, позволяет более успешно интерпретировать многие открытия и факты современной науки. На примере исследования органических и неорганических систем выяснилось, что все новое, что возникает и развивается, обязано случайной детерминации. Особо важную роль случайность играет в процессах, связанных с мутациями. Генератором разнообразия в живой природе является случайность. В мутагенезе случайная мутация закрепляется, наследуется, если потомство выживает и проходит естественный отбор. Случайные события существуют на каждом этапе и уровне эволюции, Немаловажную роль играет механизм случайного поиска, метод проб и ошибок, который контролируется естественным отбором. Любой вид всегда содержит в себе потенциальную изменчивость. Случайные мутации не имеют направленности и носят статистический характер. Сами генетические мутации могут вызываться статистикой физико-химических процессов в целом. Данный аспект имеет особое звучание в рамках ухудшения экологии на планете Земля. Случайные флуктуации могут изменять физико-химические процессы в организме и создавать предпосылки для возникновения мутаций. Особенно ярким примером таких процессов может служить радиоактивное излучение. Также случайные мутации могут возникать вследствие рекомбинации генов. Исходя из этого, можно говорить о случайности как о конструктивном факторе в эволюции живых систем. Случайность рассматривается не как исключение, а как общее правило в процессах самоорганизации. В синергетических процессах участвуют только открытые системы, которые обмениваются веществом, энергией и информацией. Только такие системы способны участвовать в процессах самоорганизации. Понятийный аппарат синергетики позволяет объяснять макроскопические свойства на основе взаимодействий, происходящих на микроскопическом уровне.