Вопрос 51.Проблемы прогнозирования в контексте синергетики. Динамический хаос.Фракталы.

Предсказательная функция науки. Предсказательность опирается на модели.

Модели классики:наука чётко говорила о двух типах описания системы: динамическое и статистическое.

В 1ой системе: будущее однозначно определяется прошлым.

В процессах 2ого типа: будущее не зависит от прошлого, поэтому прогноз для них неоднозначный, а принципиально вероятностный.

Для простых детерминированных систем существует так называется горизонт прогноза.1963 Лоренц попытался ответить на вопрос почему невозможно надёжное предсказание погоды?

Эту открытую систему атмосферы можно сформулировать тремя простыми диффенциальными уравнениями. dx/dt=-∂(x+y) x-поле скорости,y,z-поле температур.dy/dt=-xz-rx-y; dz/dt=xy-bz-t

Решение уравнений показало, что система очень чувствительна к изменению начальных условий. Малейшее изменение начальных условий приводит к полному изменению характера движения системы. А т.к. начальные условия можно задать лишь с конечной точностью, то прогноз движения системы практически невозможен.

«Эффект бабочки»: атмосфера нашей планеты устроена так, что взмах крыльев бабочки в Австралии, может изменить погоду а Европе.

Открытие динамического хаоса (непериодическое движение детерминированных системах, имеющих конечный горизонт прогноза). Исследование систем с помощью моделирования.

В фазовой пространстве: координаты фазовой точки-параметры характеризующие систему. Для механической системы координаты фаз пространства - коорд. точек скорости. Состояние системы меняется точка в фазовом пространстве описывающую фазовую траекторию, наиболее характерные траектории образуют фазовый портрет системы.

Если считать что точка, двигаясь в фазовом пространстве, оставляет след, то динамический хаос изобразится непрерывной траекторией, которая постепенно заполнит некую область пространства.

Говорят, что динамическому хаосу соответствует клубок траекторий, его назвали странным аттрактором. Его можно определить как траекторию системы в фазовом пространстве, которое в отличие от прочих возможных траекторий обладает достаточной устойчивостью, а потом наиболее вероятна.

Фракталы - это объекты, которые обладают свойствами самоподобия (дробная). Странные аттракторы описывают динамический хаос, который носит фрактальный характер, т.е. не является отсутствием порядка, а наоборот бесконечно сложной упорядочностью. Фракталы обнаруживают модели явлений, которые считались беспорядочными.

Вопрос 37(дополнение).Из уравнений ото вселенная расширяется.

10-20 млрд лет- возраст вселенной.

В 1927 году Ж. Леметр предположил, что в начальный момент времени, вселенная представляла собой космическое яйцо. Это микрообъект размером с электрон примерно 10^-12 см и с плотностью примерно 10 ⁹⁶ г/см^3. Космическое яйцо было неустойчиво и произошёл взрыв.

Дополнил и уточнил Г. Гам. Он занимался проблемой распространения хим. Элементов по вселенной.

Он предложил, что вещество зарождается не в звёздах. 1948- модель горящей вселенной. По этой версии большой взрыв произошёл примерно 15-20 млрд лет назад.

В момент времени t=0, кривизна пространства времени и плотность вселенной была бесконечна. Такое начальное состояние вселенной называют сингулярным.

Кривая бесконечно стремится к оси Ох и Оу

Предполагают, что в момент зарождения вселенной было лишь единое фундаментальное взаимодействие. Через 10^-43 с температурой 10³² с из единого взаимодействия выделилась гравитация.

Расчёты показываю, что через промежуток 10^-35 с выделилось сильное взаимодействие.(симметрия взаимодействия нарушилась)

Около 10^-10 с Тприблизит= 10¹⁵ К Слабое взаимодействие отделилось от магнитного.(все 4 взаимодействия разделились)

• Период 10^-12 с - 10^-6 с-эпоха кварков и глюонов.

• Период 10^-6 с - 10^-2 с _ эпоха нуклонов и антинуклонов. В это время кварки объединялись  p и n их античастицы.Предполагалось, что именно в этот период осталось лишнее кол-во нуклонов из которых образовалась вселенная.

• Период 10^-2 с - 10² с эпоха липтонов. В составе вселенной преобладали электроны, пазитроны и нейтрины.

• Период 10² с - 10³ с эпоха ядерных образований. Вселенная состоит из 74% водорода, 25% гелия и 1% тяжёлых металлов.

• Период 10³ с - 10¹³ с эпоха ионов. Вселенная представляет собой однородную, непрозрачную плазму.

• Период 10⁵ лет - 10⁸ лет-эпоха атомов. Вселенная становится прозрачной, температура упала до 10³-10⁴ К, электроны замедлились и стали взлетать с ядрами, образуя электрически нейтральные ядра. В этот период фотоны не могли пролететь далеко. Учёные зафиксировали то, что наз. Реликтовым излучением, это перемещались фотоны.

• Период 10⁸ лет по сег. Дни Эпоха звёзд и галактик.

Календарь Г.Сагана

1 космич. Год= 15 млрд. лет 1с=500 лет

В этот космич. Год.

1 января 00 ч. 00 мин.-Большой взрыв 10 января –Образование галактики 9 сентября-образование солнечной системы

14 сентября – образование Земли 25 сент-жизнь на земле

19 дек-первые рыбы 24 дек-динозавры

26 дек-первые млекопитающие 27 дек-первые птицы

29 дек-первые приматы 31 дек 22 ч 30 мин первые люди

В 1965 году у гипотез « большого взрыва» появилось экспериментальное подтверждение: было обнаружено, предсказанное Гамом реликтовое излучение. Его обнаружили Пензиас и Вильсон. Гипотеза «большого взрыва» общепринята, но у неё есть недостатки, особенно при описании ранних стадий. Поэтому появилась гипотеза «ранней инфляции». Впервые о существовании стадии инфляции написал в 1979 году А. Старобинский. А.Линде и А.гут её создали. Гипотеза внесла поправки 10^-34-10^-36 с Вселенная вела себя иначе. В этот период вселенная пережила период очень быстрого взрывоподобного расширения. Вселенная в результате инфляции, стремительного раздувания, расширения её размер увеличился в 10³⁰ раз. Возникает огромная сила отталкивания, которая вызывает мгновенное раздувание(образовывается пузырь) и теория предполагает, что такой пузырь не один.

В настоящее время говорят о прорыве в космологии. Последние исследования говорят, что: Адекватная модель нашего пространства - Евклидово пространство. Расширение вселенной будет продолжаться неограниченно и с ускорением.В составе вселенной 3 основных компонента:

• 4-5% от всего обычное в-во, состоящее из электронов

• «тёмная холодная материя», состоящая из очень тяжёлых частиц, очень сложно реагирующих с в-вом 21-25%

• «квинтэссенция»(тёмная энергия, вакуумный конденсатор скалярных частиц) 70-75%