ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципы синергетики из "Синергетика и фракталы. Универсальность механического поведения материалов " Принцип минимума производства энтропии. [c.27] Климонтович [ 18] доказал S - теорему и показал, что принцип минимума производства энтропии справедлив и в нелинейной области. Теорема позволяет оценить относительную степень упорядоченности неравновесного состояния системы и предсказать направление, в котором под влиянием внешнего воздействия изменяется термодинамический процесс, протекающий в открытой системе. В соответствии с S - теоремой принцип минимума производства энтропии утверждает, что при критических фазовых переходах через пороговые значения управляющих параметров происходит скачкообразное уменьшение энтропии (оно нормировано на постоянное значение средней кинетической энергии). [c.28] Из S — теоремы следует, что с ростом управляющего параметра перенормированная энтропия убывает, т.е. имеет место процесс самоорганизации. Это означает, что принцип минимума производства энтропии в процессах саморга-низации предоставляется общим для линейных и нелинейных термодинамических систем. [c.28] Моисеевым [19] с учетом механизма развития живой природы сформулирова г принцип минимума диссипации энергии в живой материи. Он гласит если множество устойчивых движений, или состояний, удовлетворяющих законам сохранения и другим ограничениям физического характера, состоит бо.чее чем из одного элемента, т.е. они не выде.пяют единственного движения или состояния, то заключительный этап отбора реализуемых движений или состояний определяется минимумом диссипации энергии (или минимума роста энтропии). [c.28] Этот принцип отражает стремление синергетической системы в максимальной степени использовать энергию и вещество, что и отвечает принципу минимума производства энтропии. Принцип минимума диссипации энергии был положен Н.Н. Моисеевым в основу анализа эволюции синергетических систем и показана возможность использования для анализа синергетических систем любой природы триады Дарвина изменчивость, наследственность, отбор. [c.29] Изменчивость системы в общем случае характеризуется проявлением стохастичности и неопределенности, причем стохастичность сосуществует с детерминистскими законами. Изменчивость связывается с непрерывным образованием новых форм организации и их последующим разрушением путем последовательного перехода от одних состояний к другим. В ходе эволюции системы одни и те же факторы изменчивости обеспечивают и создание новых диссипативных структур, и их разрушение, но процесс растянут во времени. В данном случае имеет место единство случайного и детерминированного, что характерно для всех открытых систем живой и неживой природы. [c.29] Наследственность связывают со способностью материи сохранять свои особенности, изменяться от прошлого к будущему и зависеть от прош]юго. Поэтому наследственность отражает влияние прошлого на будущее путем действия обратных связей, характерных для открытых систем [19]. [c.29] как хорошо известно из биологии, связан с выживанием сильнейших, наиболее приспособленной моды. В синергетических системах отбор совершается по принципу экономии энтропии, сформулированному Н.Н. Моисеевым если допустимо не единственное состояние системы (процессов), а целая совокупность состояний, согласных с законами сохранения энергии и связями, наложенными на систему (процесс), то реализуется состояние, которому отвечает минимальное рассеивание энергии или, то же самое, минимальный рост энтропии [19]. [c.30] В сооветствии с этим принципом возможны несколько типов самоорганизации материи, но реализуется та структура, которая обеспечивает минимальный рост или убывание энтропии. Поскольку убывание энтропии происходит в результате обмена системой энергией (или веществом) с внешней средой, то в процессе эволюции системы самоорганизуются те диссипативные структуры, которые максимально способны поглощать внешнюю энергию и вещество. Процесс отбора в неживой природе подобен процессам, протекающим в живой природе. Это подобие носит функциональный характер. [c.30] Синергетическая система в живой природе становится подобной биологической, Для таких систем в процессе эволюции устанавливается структурная и функциональная дифференцированность механизмов прямой и обратной связей и одновременно с этим их интегрированность, целостность на разных иерархических уровнях [2]. [c.30] Моисеева, принцип материального единства мира и принцип развития является гносеологической основой системы знания. [c.30] В настоящее время синергетика объединила физику диссипативных систем с биологией, что позволило открыть сз гь 6nojmrH4e Koro упорядочения. Но вернемся к кристаллу. Деформированный кристалл является диссипативной системой и поэтому становиться живым в том смысле, что при подводе к нему энергии он остается целостным (живым), пока способен освобождать себя от всей той энтропии, которую он вынуждерг производить в процессе диссипации энергии. Объединение подходов синергетики с материаловедением должно позволить вскрыть суть физического упорядочения в кристаллах при их деформировании, создать принципиально новые технологии получения конструкционных материалов с заранее заданными свойствами и новую теорию их механических свойств [20]. [c.31] Хакен [6], рассматривая подходы к описанию систем, далеких от равновесия, также отмечает возможность говорить в определенном смысле об обобщенном дарвинизме, действие которого распространяется не только на органический мир, но и на неорганический возникновение макроскопических структур обусловлено рождением коллективных мод или комбинации таких мод. При этом решающую роль играет параметр время . Это означаеч необходимость исследования эволюции системы во времени. [c.31] Параметр порядка и принцип подчинения. [c.33] В синергетике концепция параметра порядка является ключевой. [c.33] Параметрами порядка называют переменные, определяющие все другие степени свободы при достижении критических условий. [c.33] Известно, что для широкого класса стахостических нелинейных дифференциальных уравнений с частными производными существует метод, позволяющий найти функцию q2(0=f(4i(0) при одном и том же t. В этом случае переменная Яг подчинена переменной q, (принцип подчинения). Это позволяет существенно упростить сложную задачу. [c.34] Таким образом, принцип подчинения, реализующийся в самоорганизующихся системах, определяет отбор наиболее приспособленной моды, связанной с достижением критических условий, при которых множество переменных подчиняется одной или нескольким переменным, выступающими как параметры порядка. [c.35] Вернуться к основной статье