Синергетика

СИНЕРГЕТИКА И ФРАКТАЛЫ. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ [c.1]

В отличии от термодинамики, синергетика оперирует с принципами, базирующимися на микроскопических (или мезоскопических) теориях с предсказанием макроскопического поведения системы. Г. Хакен [6] показал, что принцип максимума информационной энтропии, являющийся аналогом принципа максимума энтропии Больцмана позволяет даже для сложных систем, находящихся вдали от равновесия, использовать макроскопические свойства системы для предсказания микроскопических свойств системы, если в процессе ее эволюции образуются макроструктуры. [c.11]

Сложными системами называют системы, состоящие из веществ, находящихся в разных состояниях. Компоненты, составляющие систему, могут вступать в химические реакции и переходить из одного фазового состояния в другое. Следует отметить, что независимо от природы сложных систем для них характерны общие закономерности, устанавливаемые на базе подходов макро-термодинамики и синергетики, однако подходы синергетики являются наиболее общими, охватывающими различные системы в живой и неживой природе. Эта общность связана с тем, что открытую систему (рисунок 1.1) всегда можно [c.11]

В синергетике концепция параметра порядка является ключевой. [c.33]

В синергетике рассматривают неравновесные фазовые переходы, которые связывают с потерей устойчивости менее организованного (или неупорядоченного) состояния с переходам в более упорядоченное состояние, т.е. с критическим состоянием системы в точках бифуркаций. Понятие бифуркаций -это математический образ "перехода количественных изменений в качественные" [21]. [c.36]

Новое в синергетике. Загадки мира неравновесных структур. (Серия "Кибернетика неограниченные возможности и возможные ограничения"),- М. Наука, 1996.- 263 с. [c.76]

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]

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]

Применение подходов синергетики к анализу эволюции систем требует [c.220]

Полученные за последние десятилетия фундаментальные результаты по физике и механике разрушения твердых тел позволяют с использованием синергетики и подходов фрактальной физики существенно упростить методы испытаний и повысить их информативность. [c.230]

Междисциплинарный подход к изучению явлений В последнее время при анализе сложных процессов наметилась устойчивая тенденция к осуществлению междисциплинарного подхода, корни которого следует искать в работах В.И. Вернадского [1]. Что такое междисциплинарный подход Это - подход к решению научных проблем, основанный на объединении двух И более научных направлений под эгидой какой-либо обобщающей концепции с целью получения новых результатов. Все чаще такими концепциями выступают концепции синергетики, занимающейся изучением процессов самоорганизации и распада структур в системах, далеких от равновесия. [c.230]

Синергетика - дочерняя ветвь кибернетики, объединяющая единой методологии такие науки, как химия, физика, биология, социология и др., являющиеся общей для живой и неживой природы (рисунок 4.1). [c.231]

Синергетика -теория самоорганизации диссипативных структур в живой и неживой природе [c.231]

Рисунок 4.1 - Схема объединения наук на основе подходов синергетики и теории фрактальных структур [2]

В связи с широким использованием в синергетике теории нелинейных колебаний уместно напомнить слова Л.И. Мандельштама "В сложной области нелинейных колебаний еще в большей мере, чем это уже имеет место сейчас, выкристаллизуются свои специфические, общие понятия, положения и методы, которые войдут в обиход физика, сделаются привычными и наглядными, позволят ему разобраться в сложной совокупности явлений и дадут мощное эвристическое оружие для новых исследований" [15]. [c.254]

Рассмотрены обладающие свойством универсальности принципы макротермодинамики, синергетики и фрактальной физики. На базе этих принципов развита междисциплинарная методология анализа механического поведения материалов в критических точках, позволившая установить универсальные связи параметров, контролирующих эти точки, с фрактальной размерностью структуры среды вблизи неравновесных фазовых переходов. [c.2]

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]

Как уже отмечалось, синергетика оперирует с диссипативными структурами, образующимися в неравновесных условиях в результате обмена энергией (или веществом) с окружающей средой при подводе внешней энергии к материалу. Их спонтанное образование предопределяет нарушение симметрии. Количественной мерой структуры с нарушенной симметрией является фрактальная размерность. Хотя теория фрактальной размерности была развита в математике еще в 20-е годы, однако в физику эти представления вопши недавно. [c.4]

Начало этому бьию положено Б. Мандельбротом [9J, развившим концепцию фракталов как самоподобных объектов с дробной (нецелой) размерностью, обладающих свойством маспггабной инвариантности. Подходы макротермо динамики, синергетики, как теории самоорганизующихся структур, и представления о фракталах, как самоподобных структур, количественно описывающих все типы структур и объектов, отличных от геометрии евклидова пространства, являются универсальными. Это позволяет решать [c.4]

Капица С11. и др. [1] в увлекательно написанной книге Синергетика и прогнозы будущего отметил, что на пути междисциплинарного подхода могут возникнуть неожиданные обобщения и новое видение решаемых проблем . Такое новое видение проблемы механического поведения материалов с позиции макротермодинамики, синергетики и фрактальной физики и предлагается читателю. [c.5]

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]

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]

Синергетика оперирует с неравновесными фазовыми переходами, сходными с переходами I и II рода, но имеющие кинетическую природу. Они описываются с помощью бифуркационных диаграмм, связывающих в простейшем случае переменную m с управляюпщм параметром А,. Проиллюстрируем бифуркационную диаграмму, связанную с неравновесным фазовым переходом II рода на следующем примере. Рассмотрим прямоугольный стержень (рисунок 1.8), на который сверху действует нагрузка Р, контролирующая гюведение системы и поэтому является управляюгцим параметром. При увеличении нагрузки стержень сжимается, но его ось остается прямой до тех пор, пока не достигнет-ся критическая нагрузка Р =, при которой стержень потеряет устойчивость и [c.39]

Любая упорядоченность - это внешнее проявление самоорганизовавшихся структур, возникшего внутреннего порядка. Этот порядок был установлен Фулером [8], явившемся основоположником геометрической синергетики и сформулировавшем принцип синергетических структур. [c.55]

В своей книге "Синергетика поиски в геометрии мышления" Р. Фуллер сформулировал принцип синергетики, в соответствии с которым по известному поведению целого ушюс швестное поведение его частей возможно предсказать наличие других частей, их эволюцию, кинетику, структуру и их относительные размеры. Это и есть главный принцип синергетики. [c.59]

Фракталами называют самоподобные объекты, инвариантные относительно локальных дилатаций, т.е. объекты, которые при наблюдении при различных увеличениях повторяют один и тот же (самоподобный) рисунок. Фракталы обладают также свойством универсальности. Слово "универсальный" означает "всеобъемлющий", а самоподобный означает подобный сам себе (подобно матрешкам, вложенным друг в друга). Понятия универсальность и самоподобие с развитием синергетики и теории фрактальных структур получили новую жизнь, так как принципы синергетики и фрактальной геометрии объединяют все науки. Универсальность фракталов заключается в том, что они инвариантны к природе объекта - физической, химической, биологической или какой-либо другой. Свойство универсальности фрактальных структуф позволяет использовать фрактальную размерность как единую количественную меру разупорядоченности структуры различной природы. В материаловедении традиционно используется евклидова размерность d, позволяющая описывать точечные дефекты размерностью d=0, отрезки прямых линий - d=l, плоских элементов - d=2, объемных - d=3. Однако, природа изобилует объектами с дробной размерностью, т.е. не отвечающей ни одной из указанных значений. Их структура может быть количественно оценена фрактальной размерностью, которая в силу того, что объект разрежен, всегда больше топологической размерности. [c.77]

Баланкин A, , Синергетика деформируемого тела,- М. МО СССР, 1991,- 404 с, [c.140]

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]

Волновой характер изменения атомного объема от порядкового номера элемента (числа электронов) позволяет дать трактовку таблицы Менделеева с позиции синергетики, придав переходам от одног о периода к другому смысл неравновесных фазовых переходов, отвечающих отмеченной выше последовательности пороговых порядковых номеров 2 —> 10 —> 18... На этой основе отношение предыдущего номера N к последующему N j можно представить [c.179]

Уже признано, что расплавы являются кластеризированной средой и что для описания поведения такой среды при нагрузке требуется использование термодинамики открытых систем. Это связано с тем, что в рамках термодинамики Д. Гиббса нельзя описывать возникновение и устойчивость атомных кластеров ввиду их малых размеров. В этом случае необходимо использование принципов макродинамики и синергетики, описывающих поведение систем далеких от равновесия, в точках неустойчивости системы, связанных с неравновесными фазовыми переходами. [c.220]

Теорил фрактальных структур для систем, далеких от равновесия, также является общей в случае как живой, так и неживой природы. В результате эволюции таких систем возможны как деградация структуры, т.с, переход в более хаотическое состояние, гак и ее самоорганизация - переход в высокоорганизованное состояние в точках неустойчивости. Поэтому объединение идей синергетики и теории фракталов целесообразно [З]. [c.231]

Синергетика рассматривает автово]товые процессы, возникающие при переходах устойчивость-неустойчивость-устойчивость, как имеющих иерархическую природу и возникающих при достижении управляющим параметром критического значения. Они проявляю тся в виде стационарных, периодических волн, обладающих в неравновесных системах свойсгвами автоволн их характеристики не зависят oi начальных и краевых условий и линейных размеров системы. В синергетических системах автоволны возникают как естественное свойство активной среды, в которой запасена скрытая энергия и набегающая волна служит средством к ее высвобождению, что в свою очередь является [c.252]

Следовательно, синергетика логически связана с теорией нелинейных колебаний и волн, которая ыожет служить общей теорией структур в неравновесных средах. В связи с этим и методы, используемые при изучении нелинейных колебаний и волн, могут применяться и для описания структур в неравновесных средах. Примеры применения теории нелинейных колебаний при математическом моделировании диссипативных систем в окрестностях точки бифуркации даны в [13, 14]. [c.253]

С позиции синергетики как пластическая деформация, так и разрушение являются способом реализации диссипации энергии, а значит, являясь механизмами диссипации энергии, они должны быть взаимосвязаны. Но вопрос сводится к тому, какой из указанных механизмов является контролирующим при данном температурно-силовом воздействии. Выделение контролирующего механизма диссипации энергии требует анализа энергии активации элементарного механизма деформации и разрушения. В главе 3 уже отмечалось, что параметром порядка при перестройках структур из неустойчивого состояния в устойчивое является энергия ак1ивации элементарного процесса. С учетом того, что существует иерархия спектров элементарных механизмов деформации и разрушения, следует выделять и соответствующий спектр энергии активации элементарных процессов, который можно описать с помощью функции самоподобия (см. главу 3) [c.261]

Количественная фрактография (1988) -- [ c.101 , c.102 , c.381 ]

Механика сплошной среды Часть2 Общие законы кинематики и динамики (2002) -- [ c.23 ]

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

Трение износ и смазка Трибология и триботехника (2003) -- [ c.435 ]

Введение в теорию колебаний и волн (1999) -- [ c.513 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...