Вопрос 13
Живые организмы относятся к открытым термодинамическим системам: растения поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в органические... ... Закономерности их развития объясняет третий закон термодинамики, обоснованный выдающимся бельгийским ученым И. Пригожиным, выходцем из России: избыток свободной энергии, поглощенный открытой системой, может приводить к самоусложнению системы. Законы термодинамики утверждают, что изолированная система всегда возвращается в состояние хаоса (неведения), то есть эволюция прекращается и начинается деградация
Неравновесная термодинамика работает с открытыми системами. Диссипативные структуры - это открытые системы. ... ... и усложнение жизни на одной планете не противоречит второму закону термодинамики. Земля - открытая система. Общая же энтропия вселенной увеличивается.
Вопрос 14.
Нелинейность - (дифференциальные уравнения, описывающие явления, имеют несколько решений). Теория выявила свойства открытых систем, находящихся в точке бифуркаций: они оказываются неустойчивыми и возврат к начальному состоянию является необязательным. Можно сказать, что система “не помнит своего прошлого”, если она испытала в своем развитию бифуркацию, т.е. разветвление путей эволюции, при переходе через пороговое состояние своей организации. И окончательный выбор зависит от случайных возмущений.
Точка бифуркации - скачкообразный переход в новое устойчивое состояние, , под воздействием конструктивных случайностей. Вторая фаза характеризуется стохастическими процессами, здесь степень прогноза возможна с определенной долей вероятности, реализуется нелинейное развитие системы.
Вопрос 15.
Самоорганизация - механизм самопроизвольного возникновения, относительно устойчивого существования и саморазрушения упорядоченных структур. То есть пространственно-временные структуры не накладываются, а возникают изнутри системы при переходе ее на новый уровень. При наличии нескольких вариантов путей развития системы, в соответствии с решением нелинейных дифференциальных уравнений состояния, у системы есть приоритетные пути развития, зависящие от свойств надсистем, так называемые аттракторы.
Вопрос 16.
Хаос - это особое состояние сверхчувствительной системы к самым слабым флуктуациям, это необходимое условие самоорганизации. Хаос есть конструктивное начало, основа для процесса развития. Процессы, протекающие в точке бифуркации системы, характеризуются самоорганизацией.
Такое кооперативное, согласованное поведение характерно для систем различных типов: молекул, клеток, нейронов, отдельных особей и т.д.
Вопрос 17.
Аттрактор - близок к понятию цель. Относительно устойчивое состояние системы, которое как бы притягивает все множество траекторий движения системы. Если система попадает в конус аттрактора, то она неизбежно эволюционирует к этому относительно устойчивому состоянию.
Вопрос 18
Ячейки Бенара
Наиболее наглядным примером диссипативной структуры служит тонкий слой масла, заключенный между двумя параллельными пластинами, медленно нагреваемый снизу.
В данной системе управляющим параметром служит градиент температуры. При малых значениях градиента температуры с жидкостью ничего не происходит, т. е. система находится в непосредственной близости от термодинамического равновесия. Подводимое тепло извне отводится посредствам диффузии. При постоянном нагревании мы уводим систему все дальше и дальше от термодинамического равновесия. Тепловой диффузии становится все труднее обеспечивать рассеяние подводимой энергии. Это происходит до тех пор. Пока внезапно не откроется конвективный канал отвода энергии, и в точке неустойчивости не возникнет макроскопическое коллективное движение жидкости. Более нагретые участки жидкости, находящиеся ближе к источнику тепла, расширяются и, подчиняясь подъемной силе Архимеда, поднимаются вверх. Здесь они охлаждаются и вновь опускаются вниз. Подъемной силе противостоят сопротивление внутреннего трения и тепловая диффузия, которые стремятся выровнять температуру и плотность нагретого участка жидкости с температурой и плотностью окружающей среды. Таким образом устанавливается процесс конвективного переноса тепла, обусловленный коллективным движением жидкости. Это коллективное движение производится за счет кинетической энергии – работы сил, вызывающих «всплывание» более теплых масс жидкости при наличии обратного градиента температуры, поддерживаемого односторонним нагревом.
В непосредственной близости от точки неустойчивости подводимое к системе тепло превращается в неупорядоченную энергию теплового возбуждения: в случайно возникающие и сразу же распадающиеся флуктуации, порожденные скорреллированными микро-движениями относительно небольших групп молекул жидкости, которые служат первым признаком перехода к конвективному движению. За точкой неустойчивости флуктуации, порождаемые источником порядка, отождествляемым с отклонением системы от термодинамического равновесия, не распадаются, а напротив, усиливаются. Образуется новая динамически упорядоченная структура, так называемые ячейки Бенара. Это новая структура возникает и существует за счет подводимой извне тепловой энергии, часть которой преобразуется в кинетическую энергию макроскопически упорядоченных струй жидкости. Образование таких струй нарушает непрерывную трансляционную симметрию, типичную для структуры однородной жидкости. Ячейки выстраиваются вдоль горизонтальной оси, причем жидкость в ячейках приходит последовательно во вращение то по, то против часовой стрелке. Устойчивое струйное течение жидкости, невероятное или даже невозможное в изолированной системе, поддерживается балансом потоков подводимого и рассеиваемого тепла, вследствие чего сохраняются температурный градиент и скорость течения, установившиеся в системе струй. Если отключить нагреватель, исчезнет источник тепловой энергии, а вместе с ним упорядоченное коллективное конвективное движение.
Реакция Белоусова-Жаботинского — химическая реакция окисления легкобромирующихся органических соединений броматом , катализируемое ионами металла. Под этим названием объединяется целый класс родственных химических систем, близких по механизму, но различающихся используемыми катализаторами (Ce3+, Mn2+ и комплексы Fe2+, Ru2+) и органическими восстановителями ( малоновая кислота, броммалоновая кислота , лимонная кислота , яблочная кислота и др.). При определенных условиях эти системы могут демонстрировать очень сложные формы поведения от регулярных периодических до хаотических колебаний и являются важным объектом исследования универсальных закономерностей нелинейных систем. В частности, именно в реакции Белоусова-Жаботинского наблюдался первый экспериментальный странный аттрактор в химических системах и была осуществлена экспериментальная проверка его теоретически предсказанных свойств.
лазерное излучение:
Это далеко не полный перечень использования лазерного излучения в мирных целях.
Использование лазерного излучения в той или иной степени сопряжено с возможностью его вредного воздействия на организм человека, находящегося вблизи лазерной установки.