21. Поле как универсальный переносчик взаимодействия. Виды фундаментальных взаимодействий. Сравнительная характеристика.

Фундаментальные взаимодействия.

Под фундаментальным взаимодействием понимается развертывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путем обмена материей и движением. В настоящее время известны 4 типа фундаментальных взаимодействий:

1.Гравитационные

2.Электромагнитное

3.Слабое

4.Сильное

Гравитационное взаимодействие. Имеет универсальный характер и выступает в виде притяжения. Оно является самым слабым из всех основных взаимодействий (сила электрического отталкивания электронов в 1040 раз больше силы их гравитационного притяжения). В классической физике гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона. В общей теории относительности гравитация – это проявление кривизны пространственно-временного континуума (поле тяготения создает искривление пространства тем больше, чем больше тяготеющая масса). В квантовой теории квантами поля тяготения являются гравитоны, которые переносят энергию, обладают импульсом и другими характеристиками.

Электромагнитное взаимодействие имеет универсальный характер и может выступать в зависимости от знака заряда либо как притяжение, либо как отталкивание. Оно определяет возникновение атомов, молекул и макроскопических тел. Электромагнитное взаимодействие с 100-1000 раз слабее сильного взаимодействия. Этот тип взаимодействия описывается электростатикой, электродинамикой и квантовой электродинамикой.

Слабое взаимодействие действует только в микромире и описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно короткодействующее и характеризует все виды Бета превращений. Слабое взаимодействие слабее электромагнитного, но сильнее гравитационного. (этот тип описывается теорией взаимодействия) Теория слабого взаимодействия создана в 1967 году Саламом и …

Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. Оно описывается теорией сильных взаимодействий (квантовая хромодинамика).

22. Открытые системы, в отличие от закрытых, обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. В открытых системах могут происходить явления самоорганизации, усложнения или спонтанного возникновения порядка.

Диссипативная система (или диссипативная структура) — это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативная система иногда называется ещё стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой.

Определение, данное Г. Хакеном в 1980-е гг. в рамках синергетики:

«Самоорганизация — процесс упорядочения (пространственного, временного или пространственно-временного) в открытой системе, за счет согласованного взаимодействия множества элементов ее составляющих».

Характеристики системы:

открытая (наличие обмена энергией/веществом с окружающей средой)

содержит неограниченно большое число элементов (подсистем)

имеется стационарный устойчивый режим системы, в котором элементы взаимодействуют хаотически (некогерентно).

Характеристики процесса:

интенсивный обмен энергией/веществом с окружающей средой, причем совершенно хаотически (не вызывая упорядочение в системе)

макроскопическое поведение системы описывается несколькими величинами — параметром порядка и управляющими параметрами (исчезает информационная перегруженность системы)

имеется некоторое критическое значение управляющего параметра (связанного с поступлением энергии/вещества), при котором система спонтанно переходит в новое упорядоченное состояние (переход к сильному неравновесию)

новое состояние обусловлено согласованным (когерентным) поведением элементов системы, эффект упорядочения обнаруживается только на макроскопическом уровне

новое состояние существует только при безостановочном потоке энергии/вещества в систему. При увеличении интенсивности обмена система проходит через ряд следующих критических переходов; в результате структура усложняется вплоть до возникновения турбулентного хаоса.

23. Синергетика (от греч. син — «совместное» и эргос — «действие») — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «...наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы...»[1].

Синергетика изначально представлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, одни и те же безотносительно природы систем.

Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате поведения многоэлементной или многофакторной среды, не демонстрирующей стремления к усреднению термодинамического типа.

24. «Самоорганизация — процесс упорядочения (пространственного, временного или пространственно-временного) в открытой системе, за счет согласованного взаимодействия множества элементов ее составляющих».

Эволюция (от лат. evolutio — «развёртывание») — естественный процесс качественной трансформации какой-либо системы во Вселенной. Различают космологическую, астрофизическую, геологическую, химическую, биологическую и социальную эволюцию. По сути, эти разновидности представляют собой ряд последовательных этапов развития материального мира от Большого взрыва до появления человека на Земле и развития современной человеческой цивилизации.