Самоорганизация

Диссипация энергии есть процесс перехода части энергии упорядоченного процесса в энергию неупорядоченного процесса, а в конечном итоге - в теплоту. Переход диссипативной системы в упорядоченное состояние связан с неустойчивостью предшествующего, неупорядоченного, состояния, когда параметры системы превышают некоторые критические значения. Первоначально устойчивая диссипативная структура в процессе эволюции системы, достигая порога неустойчивости, начинает осциллировать, а возникающие в ней флуктуации приводят к самоорганизации новой, более устойчивой на данном иерархическом уровне диссипативной структуры. [c.61]

Достижение точки бифуркации, отвечающей самоорганизации диссипативных структур в виде ячеек Бенара (рисунок 1.23, а), сопровождается появлением нового механизма переноса тепла, обусловленного возникновением конвективных потоков. При этом жидкость (рисунок 1.23, б) спонтанно разделяется на гексагональные ячейки, напоминающие соты, в результате кооперативного движения молекул жидкости при достижении критической точки, отвечающей ДТ. Общий поток энтропии через жидкость выразится как кр. [c.64]

В химических гетерогенных системах обнаружен иной тип самоорганизации, приводящий к периодическому изменению концентрации реагирующих веществ, причем эти изменения могут происходить как во времени, так и в пространстве. Так что и в неравновесной химической системе стационарное состояние может терять устойчивость, в результате чего возникают приводящие к изменению окраски концентрационные колебания жидкости. [c.65]

Самоорганизация как процесс с обратной связью [c.68]

Все Мб оды определения фрактальной размерности, рассмотренные выше, базировались на непосредственном изучении исходной микроструктуры и измерении ее показателей. Такие структуры можно отнести к статическим. Вместе с тем, при деформации происходит самоорганизация динамических структур, обусловленная обменом системой, энергии и веществом с окружающей средой, приводящим к накоплению дефектов кристаллической решетки и, как следствие, к разрыхлению структуры. [c.99]

В данной главе показано, что золотое сечение и его производные являются кодом устойчивости, гармонии и красоты структур различной природы. Оно лежит в основе самоорганизации самых разнообразных природных явлений. Использование подходов синергетики и фрактальной физики позволи ю найти ключ к установлению условий, при которых в живой и неживой природе проявляются свойства золотого сечения. Эти условия предопределяют формирование устойчивых структур при физико-химических процессах, их эволюцию и свойства среды, в которых зарождается новая устойчивая структура. Использование установленных закономерностей проявления свойств золотого сечения открывает путь к разгадке закона единого порядка в живой и неживой природе. [c.143]

Универсальные законы самоорганизации структур в природе. [c.147]

Известно, что геологическая эволюция Земли носила циклический характер. В истории развития планеты выделено несколько геологических эр и периодов, отвечающих 70, 225, 600, 950, 1700, 2600, 3500 и 4500 миллионов лет [5]. Эти переломные моменты характеризуют переход в качественно новое состояние. Указанные числа близки числам Фибоначчи 1, 3, 8, 13, 21, 34, 55, 89, развернутым из настоящего в прошлое [5]. Они отражают основную фундаментальную закономерность эволюции нашей планеты, гармонию ее самоорганизации. [c.164]

Сердце человека в состоянии покоя совершает около 60 ударов в минуту. Давление крови постоянно изменяется в процессе работы сердца. Отношение максимального (систолического) к минимальному (диастолическому) давлению равно в среднем 1,6, т.е. близко к золотой пропорции [5], т.к. работа сердца должна быть оптимальной, обусловленной законами самоорганизации биологических систем [5]. [c.166]

В процессе эволюции организмов от наиболее простых ко все более сложным происходило возрастание числа ритмов мозга и повышение их частоты [5]. В этом проявилась одна из наиболее фундаментальных закономерностей развития систем, их самоорганизации и эволюции. [c.169]

Переход из одного уровня энергии активации к другому есть неравновесный фазовый (кинетический) переход, включающий переходы термодинамическая -> динамическая термодинамическая самоорганизация структур. Это позволяет использовать подходы синергетики для описания кинетики различных физико-химических процессов с единых позиций. [c.191]

Это позволило выделить четыре цикла термодинамической самоорганизации структур и определить длительность каждого цикла, отвечающих спонтанному образованию зародышей карбидов цементитного типа и увеличению их числа (цикл I) росту пластинок карбида с сохранением когерентности решеток цементита и потери когерентности (цикл II) коагуляции частиц цементита и потери когерентности (цикл Ш) карбидному превращению, при котором в пределах цикла IV сосуществует два типа карбидов (РеСг)зС и (РеСг)7Сз. Точка 5 на рисунке 3.34 отвечает длительности отпуска 3754 мин, при достижении которой завершается карбидное превращение (содержание Сг в карбиде увеличивается до 48,4%). Этот результат согласуется с диафаммой равновесия и экспериментальными данными. [c.209]

Проведенный анализ перестройки структуры при отпуске закаленной стали, на примере распада мартенсита, показал возможность использования золотой пропорции (или корней обобщенной золотой пропорции) для установления условий самоорганизации стабильных структур при термической обработке стали. Дальнейший анализ химических соединений показал, что их устойчивость также контролируется законом золотой пропорции. [c.210]

Так как функция (3.16) является функцией итерационного вида (т.е. конечный результат предыдущей итерации дает начальное значение для следую-[цего цикла итерации), то ее использование позволяет устанавливать взаимосвязь между характеристическими частотами осциллирующих колебаний, отражающими перераспределение энергии по связи. С другой стороны итерационные процессы предполагают наличие постоянной итерации (в данном случае постоянная Apj в соотношении (3.16)). В качестве такой постоянной нами принята золотая пропорция, являющаяся универсальным кодом устойчивости структуры и объективным законом самоорганизации материи. [c.216]

На современном этапе развития технологи 18ских систем начинают широко применяться самонастраивающиеся, т. е. автоматически устанавливающие оптимальные режимы обработки, машины и самоорганизующиеся, т. е. линии, автоматически устанавливающие оптимальный маршрут обработки. Самонастройка, или самоорганизация, осуществляется в функции параметров объекта обработки и позволяет при обработке конкретных объектов, свойства каждого из которых можно неслучайным или случайным образом варьировать в каком-то диапазоне, вырабатывать такую программу действия, которая обеспечивает, например, качество обработки, ее точность, минимальную себестоимость и т. д. В этих случаях схема, показанная на рис. 28.8, дополняется блоками, осуществляющими процесс самонастройки фис. 28.12). К блокам программы 1, управления 4, исполнительных механизмов 5 и контроля 6 прибавляется блок самонастройки 2 и блок памяти 3. [c.590]

МЕТОД ГРУППОВОГО УЧЕТА АРГУМЕНТОВ (МГУА) - метод прямого моделирования сложных систем по экспериментальным данным, основанным на использовании принципа эвристической самоорганизации. Согласно этому методу, модели математической оптимальной сложности соответствует минимум некоторого критерия (критерия селекции). Самоорганизация моделей состоит в постепенном их усложнении и переборе до нахо>кцения минимума этого критерия. В качестве критериев селекции (отбора) используются различные эвристические критерии. Вид критерия селекции выбирается в зависимости от назначения модели и характера решаемой задачи идентификация, прогнозирование, распознавание. При постепенном повышении сложности модели указаннь(8 критерии проходят через минимальные значения. В [Процессе синтеза модели с помощью ЭВМ машина находит глобальный минимум и тем самым указывает модель оптимальной сложности. Для сохранения объема перебора модели их постепенное усложнение в алгоритмах МГУА осуществляется по правилам многорядной селекции. При этом переменные в каждом ряду как исходные, так и промежуточные группируются попарно, в процессе получения полного математического описания (модели) (р = /(j ,X2,...,J ) заменяется вычислением так называемого частного описания вида [c.35]

Другим направлением, стремительно развивающимся в последние годы, является синергетика, изучающая закономерности самоорганизации структур. Подходы синергетики также позволяют описывать сложное поведение открытых систем, не вступая в противоречие со вторым законом термодинамики. Как показал И. Пригожин с сотрудниками [3-5] открытые системы способны к са-мооптимизации путем самоорганизации диссипативных структур. Стабилизация открытой системы достигается при этом ценой компенсирующего произ- [c.3]

Термин синергетика происходит от греческого слова синергос , что означает вместе действующий . Именно отраженный в этом слове смысл коллективного эффекта послужило Г. Хакену [6] основанием назвать это научное направление синергетикой ,связав его с теорией самоорганизующихся структур. Фуллер, будучи признанным архитектором, специалистом но дизайну, прикладному искусству и прикладной математике назвал синергетикой учение о самоорганизации сложных сист ем [8]. [c.4]

В синерг етике, связанной с самоорганизацией структур в неравновесных условиях, также как и в классической (феноменологической) термодинамике равновесных процессов, понятие энтропии занимает ключевое положение, но трудно усваивается студентами. [c.6]

Термодинамика изучает общие законы превращения различных видов энергии в макросистемах, находящихся в условиях, близких к равновесным, а синергетика - процессы в рамках неравновесной термодинамики. В обоих случаях для описания процессов превращения и самоорганизации структур ис-пеяьзуются несколько обобщенных понятий таких как энергия, энтропия, энтальпия, термодинамический потенциал и другие. [c.6]

В настоящей г лаве даются понятия о термодинамической, статистической и информационной энтропии, рассматриваются типы термодинамических систем, а также основные принципы макродинамики и синергетики, контролирующие самоорганизацию диссипативных структур в квазизакрытых и открытых системах. Приводятся примеры самоорганизации таких структур применительно к процессам, протекающим вдали от термодинамического равновесия в различных системах. [c.6]

Величина I характеризует какое именно состояние системы реализовалось. Шенноновская информация относится к замкнутым системам. Г. Хакен [15] расширил предстаяления об информационной энтропии он показал, что с формальной точки зрения различие в интерпретации энтропии Больцмана и информационной энтропии по Шеннону обусловлено различием в ограничениях, используемых для замкнутых и открытых систем. Это позволило придать универсальность информационной энтропии и расширить ее использование также и для открытых систем, если в процессе самоорганизации в системе образуются макроскопические структуры. Хакен представил соогношение (1.4) в виде [c.10]

Согласно этому принципу, состояние неравновесной системы характеризуется локальными термодинамическими потенциалами, которые зависят от координаты времени только через характеристические термодинамические параметры, причем д]гя всех термодинамических величии справедливы уравнения классической гермодинамики. Это позволяет базировать рассмотрение неравновесных открытых систем на анализе термодинамической самоорганизации структур, в которых ji0KajtH30BaH некий квазиравновесный процесс. В этом случае эволюция системы представляется как ее переход через ряд термодинамических квазиравновесных состояний, а зависимость состояний системы от времени описывается с помощью параметров, контролирующих наиболее медленный процесс. Этот подход [c.22]

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]

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]

Приведенные выше бифуркационные диаграммы являются простейпш-ми, т.к. в данном анализе не учитывалось влияние на механизм самоорганизации интенсивности внешних связей, налагаемых на систему средой. Учет этих факторов приводит к "каскаду" неустойчивостей системы, отвечающих переходам устойчивость - неустойчивость устойчивость. Это означает, что в пространстве параметров существует область, достаточно близкая к термодинамическому равновесию, в которой нелинейности перестают играть свою роль, независимо от того, какую систему мы изучаем. [c.41]

Динамические структуры могут возникать в различных средах. Из гидродинамики хорошо известно, что при определенной скорости движения жидкости ламинарное течение сменяется турбулентным. До недавнего времени этот переход отождествляли с переходом к хаосу. В действительности же обнаружено, что в точке перехода путем самоорганизации диссипативных сфуктур происходит упорядочение, при котором часть энергии системы переходит в макроскопически организованное вихревое движение. Переход от ламинарного течения к турбулентности является примером реализации гидродинамической [c.62]

Автоколебательный режим выразился в строго периодическом переза-мыкании пар вихрей, расположенных на диагонали. Такой вид неустойчивости создавали искусственно путем пропускания через тонкий слой электролита в кювете постоянного электрического тока, создаваемого путем магнитной системы специальной конфигурации. Примеров искусственно создаваемых и протекающих в естественных условиях неустойчивостей и самоорганизации диссипативных с фуктур можно привести большое множество. [c.68]

Понятие самоорганизации неразрывно связано с самоуправлением путем действия обратных связей, получившее свое яркое воплощение в кибернетических системах. Принцип самоуправления в этих системах заимствован из законов эволюции живых организмов, способных не только адаптироваться к окружающей среде, но и изменять эту среду гак, чтобы ее характеристики в наибольшей степени соответствовали их возможностям существования. Все эти функции выполняет нервная система. Известно, что каждой динамической системе свойственны следующие особешюсти [c.68]

Процесс разрушения, как показано в [10], является неравновесным фазовым переходом. Поэтому можно считать, что процесс самоорганизации диссипативных структур носит циклический характер, подчиняющийся закономерности удвоения периода, а система в виде деформируемого твердого тела является сис емой с обратной связью. Это означает, что циклический характер процесса разрушения, связанный с неравновесными фазовыми переходами в точках бифуркации, самовоспроизводится. При переходах устойчивость-пеустойчивость-устойчивость значение предыдущей итерации является начальным значением для следующей. [c.72]

Британский ученый Дж. Лавлок предложил рассматривать Землю как космическую живую самоорганизующуюся структуру. Если бы в воздухе Земли было 25% кислорода, а не 21, как сейчас, то лес мог бы гореть под дождем, считает Дж. Лавлок. А если бы кислорода было всего 10%, то не горела бы даже с>осая древесина. Это означает, что 21% кислорода в нашей атмосфере величина не случайная, а результат жизнедеятельности биосферы, итог самоорганизации планеты [5]. [c.163]

Состав а7мосферы Земли отражает требования гармонической самоорганизации систем. Для сухого воздуха, содержащего 78,88% азота, 20,95% ки JЮ-рода, 0,93% аргона, 0,031% углекислого газа. Э.М. Сороко рассчитал по своей методике значение избыточности как меры организации субстрата. Это значение равно 0,683, что является инвариантом золотой пропорции. [c.163]

Из приведенных в предыдущем разделе данных следует, что золотая пропорция является универсальным критерием устойчивости структуры, ее гармонии и красоты, как в живой так и в неживой природе. В чем же секрет ее универсальности Ответ дает синергетика, являющаяся теорией самоорганизующихся структур. В первой главе были рассмотрены основные принципы синергетики, представления о термодинамической и динамической самоорганизации структур, а также проанализирована роль параметра порядка в процессах самоорганизации. Параметр порядка контролирует переходы термодинамическая - динамическая - термодинамическая самоорганизация. Эти переходы являются неравновесными фазовыми переходами, в процессе которых самоорганизуются новые устойчивые сфуктуры, что контролируется золотой пропорцией, являющейся кодом устойчивости структуры, генетически заложено природой. [c.170]

Рассматривая золотую пропорцшо как код устойчивости вновь образующейся структуры, взамен потерявшей устойчивость старой, следует иметь в виду информационную природу явления, связанную с волновьпии коммуникациями. Структура "узнает волновые фазы", указывающие на приближающуюся ее неустойчивость и необходимость самоорганизации новой структуры. Эта идея подтверждается новыми моделями генетического кода в живой природе [9]. [c.171]

Энергия активации представляет собой наименьшую разность значений потенциальной энергии системы атомов при наличии в ней активир0ван1Ю10 состояния и в ее начальном равновесии переход системы в ходе какого-нибудь процесса от исходного к конечному сопровождается ростом потенциальной энергии, достигающим максимального значения при возникновении активированного состояния. Величина этой энергии в данном случае достигает необходимого уровня для преодоления энергетического барьера , а дальнейший процесс идет по механизму динамической самоорганизации. [c.191]

В.Н. Бовенко [15] принял, что при механическом воздействии на твердое тело упругая энергия переходит не только в потенциальную энергию атомов (образующихся свободных поверхностей), как это было принято Гриффитсом, но и в энергию автоколебательного движения. Это привело к установлению дискретно - волнового критерия устойчивости структуры - число Бовеи-ко) [15]. Предложенная им автоколебательная модель предразрушения твердого тела базируется па постулате о возникновении областей автовозбуждения активности вещества вблизи дефектов структуры вследствие нарушения однородного состояния исходной активной неустойчивой конденсированной среды. Эти автовозбуждения являются основными носителями когерентных (или макроскопических квантовых) эффектов. Они являются очагами пластической деформации, микро- и макротрещин, зародышами образования новой фазы на различных структурных иерархических уровнях самоорганизации, источниками акустической эмиссии (АЭ), микросейсмов и землетрясений. [c.201]

При отпуске закаленной стали самоорганизация струюур связана с превращениями, обуславливающими переход системы в более равновесное состояние. В соответствии с классификацией [17] А.П. Гуляева, в зависимости от внешних условий рассматривают четыре типа превращений. [c.205]

Установлено, что область 1 отвечает зарождению карбидов, а 2 - росту карбидов. В обоих случаях сохраняется когерентность связи между карбидной фазой и матрицей. С позиции макротермодинамики структурообразование на стадии зарождения карбидной фазы и ее рост связаны с термодинамической самоорганизацией. Однако, переход от одной стадии к другой возможен только путем динамической самоорганизации структур. Это обусловлено тем, что возникшая при отпуске стали новая фаза (карбид) является подсистемой по отно- [c.205]

На стадии зарождения карбидов их самоорганизация происходит без-диффузионным путем, гак как выделившийся кристаллик карбида использует углерод из близлежащих объемов для своего начального роста и не требует диффузии углерода на расстояния, существенно больших межатомного. Процесс прекращается из-за отсутствия углерода в окружающих кристаллик карбидной фазы областях. Так что эволюция системы в процессе превращения на этой стадии состоит в выделении мельчайших карбидных частиц и ростом их плотности, без изменения размеров. С увеличением плотности карбидных частиц увеличивается доля областей с гюниженным содержанием углерода в твердом растворе, а доля областей с повышенным содержанием углерода уменьшается. Такой распад твердого раствора, как известно, получил название гетерогенного или скачкообразного. Карбидные частицы имеют форму тонких пластинок толщиной в несколько ангстрем. При исчерпании системой воз- [c.206]

Статистическая механика неравновесных процессов Т.2 (2002) -- [ c.140 ]

Лазерная светодинамика (1988) -- [ c.323 ]

Динамика и информация (0) -- [ c.324 ]

Синергетика иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах (0) -- [ c.19 ]

Современная термодинамика (2002) -- [ c.12 , c.13 , c.138 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...