Что такое синергетика

Что такое синергетика и чем она занимается [c.158]

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]

В термине оптический мазер находит отражение то обстоятельство, что создание и развитие этого нового устройства уходит корнями в СВЧ-радиофизику. И наконец, название лазер указывает на то, что в процессе вынужденного испускания рождается свет. Сейчас всем известно, что такое устройство необычайно широко применяется в науке и технике. Мы все время слышим о новых и новых его разновидностях и усовершенствованиях. Кроме того, квантовый генератор света, или лазер, оказался ярким примером процессов самоорганизации, когда система приобретает пространственную, временную или функциональную структуру без какого-либо специфического воздействия извне, и тем самым мы получили некий весьма интересный прототип биологических процессов. Это привело к появлению новой междисциплинарной области исследования, именуемой синергетикой , области, важную роль в развитии которой сыграли ученые Советского Союза. [c.10]

Как следует математически описывать все те (и многие другие) явления, с которыми мы успели, хотя и бегло, познакомиться При выборе математического аппарата необходимо иметь в виду, что он должен быть применим к проблемам, с которыми сталкиваются физик, химик, биолог, электротехник и инженер-механик. Не менее безотказно он должен действовать и в области экономики, экологии и социологии. Во всех этих случаях нам придется рассматривать системы, состоящие из очень большого числа подсистем, относительно которых мы можем не располагать всей полнотой информации. Для описания таких систем нередко используют подходы, основанные на термодинамике и теории информации. Но за последние годы стало ясно, что такие подходы (в том числе и некоторые обобщения, например термодинамика необратимых процессов) не дают адекватного описания физических систем, находящихся далеко от теплового равновесия, или экономических процессов. Причина заключается в том, что эти подходы по своей природе статичны, в основе их лежит теория информации, позволяющая делать предположения о числе возможных состояний. В [1 ] было показано, как работает такой формализм и где присущие ему ограничения заведомо вводят в заблуждение. Во всех системах, представляющих интерес для синергетики, решающую роль играет динамика. Как и какие макроскопические состояния образуются, определяется скоростью роста (или распада) коллективных [c.40]

Когда физики начинают знакомиться с синергетикой, у них чаще всего возникают ассоциации с термодинамикой. Действительно, одна из наиболее поразительных особенностей термодинамики состоит в ее универсальности. Законы, или начала, термодинамики выполняются безотносительно к тому, из каких строительных кирпичиков устроено вещество в различных агрегатных состояниях (газообразном, жидком или твердом). Своей универсальности термодинамика достигает, рассматривая макроскопические величины или наблюдаемые объем, давление, температуру, энергию или энтропию. Ясно, что такого рода понятия применимы к большим ансамблям молекул, а не к отдельным молекулам. Близкий к термодинамическому подход избран теорией информации, которая стремится давать несмешанные оценки систем на основе ограниченной информации о них. Другие физики усматривают общие черты между синергетикой и термодинамикой необратимых процессов. По крайней мере в области физики, химии и биологии синергетика и термодинамика необратимых процессов занимаются изучением систем, находящихся далеко от теплового равновесия. [c.360]

Рассмотрение разрушения металлов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами [11], позволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел, и самоорганизацию диссипативных структур. Из анализа разрушения с позиций синергетики следует, что сопротивление разрушению твердых тел определяется диссипативными свойствами. Показателем диссипативных свойств материала при самоподобном разрушении является фрактальная размерность, учитывающая вклад в диссипацию энергии двух основных механизмов пластической деформации и образования несплошностей. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами — двух- или трехпараметрическими. В линейной и нелинейной механике разрушения, как известно, уже давно используются двухпараметрические критерии. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от критериев линейной механики заключается в том, что они определяют условия перехода разрушения на стадию самоподобного разрушения, контролируемого критической плотностью внутренней энергии и ее эволюцией в процессе роста трещины. Так как самоподобное [c.169]

Уже давно поставлена задача получения материалов, структурно и функционально подобных живым организмам или природным органическим материалам, однако до сих пор она остается нерешенной. Это связано с тем, что сама по себе эта задача является комплексной и требует для своего решения междисциплинарного подхода с объединением усилий специалистов различного профиля для интеграции достижений в смежных науках, в том числе и в биологии. Синергетика, являющаяся теорией самоорганизации диссипативных структур в живой и неживой природе, объединила методологией и единым математическим аппаратом различные научные направления, изучающие эволюцию систем, находящихся вдали от термодинамического равновесия. Такие системы обладают общим (универсальным) свойством самоорганизации диссипативных структур в процессе обмена энергией и веществом с окружающей средой [26]. При этом в системе происходят неравновесные фазовые переходы, наблюдаются динамическая нелинейность и резонансные возбуждения. Все эти свойства характерны для системы с обратными связями. Это означает, что создание конструкционных материалов, функционально подобных живым организмам, требует разработки теории управления обратными связями, заложенными в электронном спектре сплава [13]. Обратные связи в металлах, как и в живой природе, функционируют при постоянной подаче в систему энергии. [c.237]

Естественно, специалисты по триботехнике не могут разрабатывать теоретические положения синергетики это дело физиков и химиков. Однако некоторые разделы триботехники могут быть, по нашему мнению, отнесены к синергетике это ИП при трении и водородное изнашивание. Оба явления характеризуются рядом последовательных этапов (см. гл. 7 и 18) и кооперативным действием отдельных элементов. Синергетический подход к изучению ИП и водородного изнашивания дает возможность глубже проникнуть в механизм явлений, что облегчит разработку новых эффективных методов борьбы с изнашиванием машин и оборудования. Так, из последовательных этапов проявления водородного изнашивания (рис. 22.1) достаточно разорвать одно звено (этап), как может нарушиться вся цепь процессов. В одних случаях выделившийся водород можно связать химически с другими элементами или веществами, в других — отогнать водород электрическим или магнитным полем, в третьих — затруднить процесс диффузии водорода в глубь металла. [c.384]

Описание эволюционных явлений в различных областях знания дает междисциплинарная область науки — синергетика [264], изучаю ш,ая макроскопическое поведение и эволюцию систем. Полагают, что системы состоят из многих подсистем самой различной природы. Именно взаимодействие подсистем и их самоорганизация при изменении внешних условий приводят к качественным изменениям поведения систем в макроскопических масштабах. Эволюционные системы могут претерпевать как непрерывные, так и дискретные переходы. Примером дискретного перехода в механике может служить хорошо известное явление потери устойчивости упругих систем на определенном этапе деформирования изменение нагрузки вызывает качественные изменения макроскопического поведения системы. В связи с изучением процессов разрушения сосредоточим внимание на непрерывных переходах, обш,ности математического аппарата и принципов эволюционного подхода. [c.58]

В последнее время наметилась устойчивая тенденция к осуществлению междисциплинарного подхода, корни которого следует искать в работах В.И. Вернадского, 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 - науки, берущей свое происхождение от греческого слова "синергос", что означает "вместе действующий". Синергетика занимается изучением процессов самоорганизации и распада структур в системах, далеких от равновесия. Все дело в том, что эти процессы являются общими для живой и "неживой" природы. Они могут быть одинаково применимы как к физике, химии, так и к биологии и другим областям науки. [c.9]

Эта Книга показывает очень важную тенденцию. С одной стороны, в ней, чтобы осмыслить и проиллюстрировать фундаментальные математические структуры и законы Природы, используются такие синергетические представления, как фракталы, динамический хаос, чувствительность к начальным данным. С другой стороны, автор В ней следует не только букве , но и духу синергетики. В ней предпринимав ется попытка синтеза таких далеких, на первый взгляд, направлений, как теория вычислений, нелинейная динамика, квантовая механика, нейронаука и теория гравитации. По мнению Пенроуза, именно такой синтез необходим для того, чтобы раскрыть тайну сознания, Вьщвинутая им в этой связи гипотеза об объективной редукции волнового пакета сейчас находится в центре внимания теоретиков. Можно ожидать, что таких глубоких проблем, решение которых будет требовать Междисциплинарного синтеза, в современной науке будет Появляться все больше. И опыт, накопленный синергетикой, здесь может оказаться очень важным. [c.216]

А вот возникшее на стыке физики, химии, биологии и социологии научное направление, названное синергетикой. В переводе с греческого это слово означает совместное (или кооперативное) действие. Синергетика исследует сложные системы, состоящие из большого числа объектов. Совместное действие этих объектов в определенных условиях приводит к самоорганизации сложных систем, к адаптации (приспособлению) этих систем и их частей к изменяющимся внешним условиям. Новая наука объясняет, почему в таких живых и неживых системах энтропия (беспорядок) с течением времени не возрастает. Первыми объектами изучения синерге-тиков были молекулярные генераторы, лазеры, биологические часы в живых организмах, сегнетоэлектрические лазерные кристаллы, растворы молекулярных примесей в жидких кристаллах и т.д. Естественно, что успех синергетики в экспериментальных исследованиях определялся прежде всего метрологическими характеристиками применяемых средств измерений. [c.71]

Хотя термодинамическое понятие макроскопических переменных используется и в синергетике, такие переменные, называемые параметрами порядка, имеют совершенно иную природу, чем в термодинамике , (с. 361). Аналогичные утверждения делаются и в вводной главе. Нас. 40 читаем ... за последние годы стало ясно, что такие подходы (в том числе некоторые обобш,ения, например термодинамика необратимых процессов) не дают адекватного описания физических систем, находящихся далеко от теплового равновесия, или экономических процессов. Причина заключается в том, что эти подходы по своей природе статичны. . . . Здесь с автором трудно согласиться. Значимость синергетики, как уже отмечалось, в ее объединяющей роли. Едва ли нужно поэтому противопоставлять ее другим разделам науки, в частности термодинамике. [c.7]

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]

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]

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]

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]

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]

Критические показатели в теории перколяций, как и в синергетике, обладают свойством универсальности и самоподобия. Универсальность означает, что все критические показатели определяются лишь размерностью пространства, а самоподобие - возможность характеризовать свойства объекта фрактальной размерностью. Поэтому перколяционные кластеры фрактальны, а критические показатели не зависят от выбора модели. Теория перколяций отвечает на вопрос, возможно ли в данной среде протекание, и если да, то с какой скоростью Для решения подобных задач используется решеточная модель протекания. Она связана с рассмотрением решеток в виде совокупности уз1юв и связей. Каждый данный узел можно выделить, если пометить его определенным цветом, например, черным. Совокупность связанных друг с другом черных узлов называют черным кластером, концентрация х которых может быть различной. При х=0 черные кластеры отсутствуют, а при х 1 черные кластеры представляют собой совокупность малого количества узлов (одиночные узлы, пары и т.п.). При х=1 все узлы черные при (1-х)<1в системе имеется бесконечный черный кластер. Таким образом, предполагается наличие критической концентрации Хс, при которой возникает фазовый переход, каковым и является образование бесконечного кластера. Параметром порядка при этом является мощность бесконечного кластера р и ги доля узлов, принадлежащих бесконечному кластеру этой величины. При анализе перколяционных кластеров каждому узлу задается число Xjj в интервале [О, 1], которое характеризует вероятность того, что в данную ячейку может просочиться жидкость [c.334]

Так возникла нелинейная механика разрушения - дисциплина, более адекватно описывающая процессы разрушения. Ее возникновение было бы невозможно без новейших исследований поведения и свойств фрактальных структур, а также развития такой науки, как синергетика. Сийергетика изучает процессы эволюции и самоорганизации сложных систем Основное ее преимущество заключается в том, что принципы, выработанные синергетикой, мог т быть применимы к различным областям знания, и на ее основе можно применять методологию междисциплинарного подхода. [c.20]

Одной из последних попыток интеграции научного знания является развитие синергетики - науки о процессах самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия [10]. Термин "синергетика" происходит от греческого "синер-гос", что означает "вместе действующий". Интегрирующая роль синергетики заключается в признании н использовании того факта, что перечисленные выше процессы признаются общими как для живой, так и неживой природы. Общность заключается в том, что и биологическим, и химическим, и физическим, и другим неравновесным процессам свойственны неравновесные фазовые переходы, отвечающие особым точкам - точкам бифуркации, по достижении которых спонтанно изменяются свойства среды за счет самоорганизации диссипативных структур [10], [c.30]

В связи с этим возникает два мнения. Одни исследователи видят в этом тенденцию того, что синергетика должна получить статус философской теории, а может быть даже заменшъ диалектику. Другие же, осознавая в таком случае отход синергетики от естественно-научного основания и плавного перемещения ее в область философии науки, все чаще склоняются к мыслям о новой парадигме синергетики [c.32]

Эксплуатационное воздействие на элемеит конструкции реализуется при переменных параметрах цикла нагружения во времени. Порож.цае-мый при таком нагружении поток энергии является нестационарным. Такой вид нагружения, согласно принципам синергетики об упорядоченности ступеней самоорганизации, позволяет осуществлять многократное повторение тех или иных механизмов эволюции, присущих данной системе. Применительно к распространению усталостных трещин это означает, что причины переходов от одних механизмов разрушения к другим могут быть следствием изменения величины управляющего параметра, однако в направлении роста трещины можно реализовать только те механизмы, которые характеризовали рост трещины при стационарном режиме нагружения. Эта ситуапия имеет место, если переходные режимы внешнего воздействия вызвали дискретные изменения реак- [c.125]

Таким образом, экспериментально могут быть выявлены различные по своему виду поправочные функции типа (6.7) в зависимости от свойств материалов и способа определения самой поправочной функции. Однако принципиально важно, что во всех случаях рассматриваемые корректировки кинетического процесса представляют собой безразмерные множители к максимальной величине КИН, что в полной мере соответствует представлениям синергетики об эволюции открытых систем. В этом случае кинетические кривые, получаемые относительно К // или располага- [c.305]

СИНЕРГЕТИКА (от греч. synergStikos — совместный, согласованно действующий) — направление в науке, связанное с изучением закономерностей пространственно-временного упорядочения в разнообразных системах. Термин С. , введённый Г. Хакеном (Н. Haken) в нач, 1970-х гг., отражает тот факт, что процессы упорядочения в макроскопич. системе возникают благодаря взаимодействию большого числа элементарных подсистем. Возникновение G. как самостоят. направления связано с тем, что поведение разнообразных физ , хим., бнол. и др. систем описывается сходными матем. моделями и для таких систем характерны одни и те же явления самоорганизации. Это позволяет широко использовать результаты исследования одних объектов при анализе других. Напр., модель А. Н. Колмогорова, И. Г. Петровского, Н. С. Пискунова, исследованная в 1937 в связи с био л. проблемой распространения популяций на нек-рой территории, была использована при анализе закономерностей фронта горения, распространения возбуждения в сердечной ткани и др. [c.523]

Рассмотренное выше означает необходимость объединения подходов синергетики и теории фракталов, так как диссипативные структуры, самоорганизующиеся в открытых системах, фрактальны [9—11]. Синергетика расширила 1юнятие структуры, придав ей универсальность, а теория фракталов позволила ввести новые количественные показатели структур в виде фрактальной размерности. Это является базой для моделирования структур различной природы. Следует иметь в виду, что различные уровни структуры (микро-, мезо- и макромасштаб) можно описать в рамках мультифрактального анализа. [c.8]

В то же время окружающий мир является высокоупорядоченным. Из теории Дарвина следует, что в основе принципа отбора лежит повышение организованности биологических систем. Это противоречит второму закону термодинамики, согласно которому энтропия системы с течением времени увеличивается. Это противоречие было снято с введением в кибернетике представлений об эволюции системы как связанной с самоорганизующимися и саморегулирующимися процессами и с развитием синергетики [2, 4], рассматривающей закономерности самоорганизации диссипативных структур в неравновесных условиях [5]. Стало очевидным, что неравновесные состояния более высокоорганизованные, чем равновесные, так как в них движущей силой процесса является не минимум свободной энергии, как это характерно для равновесных процессов, а минимум производства энтропии. [c.11]

В.М. Бехтерев в начале XX в. в качестве науки будущего говорил о космономии - науке, которая могла бы объединить своими обобщениями все явления познаваемого мира на основе учения об универсальных, общемировых законах. Такой наукой о сложном стала синергетика, как теория самоорганизующихся систем, определивщая становление междисциплинарной науки [3]. Именно междисциплинарная основа синергетических принципов позволила за короткий период времени рещить многие вопросы, поставленные, но нерешенные кибернетикой. Это связано с тем, что в основе кибернетики лежит функциональная природа управления системами, в то время как установление физической сути процесса системы к внешнему воздействию требует физических подходов, Они заложены в принципах синергетики. Не случайно поэтому, один из основоположников кибернетики У. Эшби [4], поставил вопрос о необходимости создания строгой науки о сложности , предварив тем самым, переход от кибернетики с ее функциональной природой, к синергетике, как науке о сложных системах, базирующейся на физических представлениях. [c.10]

Смотреть страницы где упоминается термин Что такое синергетика : [c.323] [c.350] [c.19] [c.382] [c.4] [c.4] [c.358] [c.31] [c.76] [c.3] [c.16] [c.133] [c.225] [c.230] [c.339] [c.20] [c.122] [c.402] [c.404] [c.405] [c.507]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...