- •Новая классификация форм механического движения
- •Первый закон Ньютона
- •Современная формулировка
- •Историческая формулировка
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •Современная формулировка
- •Историческая формулировка
- •Реактивное движение
- •Мощность в механике
- •Поля физические
- •Электромагнитная концепция
- •Классификация
- •По характеру взаимодействия с окружающей средой
- •Классификации волн
- •Влияние субстанции
- •По математическому описанию
- •Шкала электромагнитных волн
- •Общие свойства волн Резонансные явления
- •Распространение в однородных средах
- •Дисперсия
- •Поляризация
- •Взаимодействие с телами и границами раздела сред
- •Наложение волн
- •Постулаты
- •Основные характеристики
- •Диссипативная самоорганизация (синергетический подход)
- •Функции состояния
- •Формулировка
- •Формулировки
- •Основные квантовые числа
- •Типы связи
- •Роль катализатора в химической реакции
- •Значение периодической системы
- •Законы стехиометрии
- •История исследования
- •Клеточный уровень
- •Функции белков в организме
- •Каталитическая функция
- •Структурная функция
- •Защитная функция
- •Регуляторная функция
- •Сигнальная функция
- •Транспортная функция
- •Запасная (резервная) функция белков
- •Рецепторная функция
- •Моторная (двигательная) функция
- •Средневековье и возрождение
- •Эволюционные идеи Нового времени
- •Теория Ламарка
- •Катастрофизм и трансформизм
- •Эволюционисты — современники Дарвина
- •Современные теории биологической эволюции
- •Синтетическая теория эволюции
- •Нейтральная теория молекулярной эволюции
- •Катастрофизм
- •Труды Дарвина
- •Закон единообразия гибридов первого поколения
- •Кодоминирование и неполное доминирование
- •Закон расщепления признаков Определение
- •Объяснение
- •Закон независимого наследования признаков Определение
- •Объяснение
- •Генетика пола
- •Определение пола
- •Наследование признаков, сцепленных с полом
- •Сцепленное наследование
- •Понятие о генетической карте
- •Основные положения хромосомной теории наследственности
- •Фундаментальный смысл энергии
- •Энергия и работа
- •Виды энергии
- •Единицы измерения
- •Мощность в механике
- •Электрическая мощность
- •Неразветвленные и разветвленные электрические цепи
- •Методы расчета цепей
- •Закон Ома
- •Законы Кирхгофа
- •Активная мощность
- •Реактивная мощность
- •Полная мощность
- •Преимущества
- •Недостатки
- •Степень интеграции
Диссипативная самоорганизация (синергетический подход)
Определение, данное Г. Хакеном в 1980-е гг. в рамках синергетики:
«Самоорганизация — процесс упорядочения (пространственного, временного или пространственно-временного) в открытой системе, за счёт согласованного взаимодействия множества элементов её 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, причём 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.
Для однозначности определения термина, его связи с характеристиками системы и процесса, как правило, делается ссылка на один из трёх стандартных примеров самоорганизации:
лазер — пространственное упорядочение;
ячейки Рэлея — Бенара — пространственное упорядочение;
реакция Белоусова — Жаботинского — пространственно-временное упорядочение;
Нобелевский лауреат Илья Пригожин создал нелинейную модель реакции Белоусова — Жаботинского, так называемый брюсселятор. Так как для возникновения упорядочения в таких системах необходим приток энергии или отток энтропии, её диссипация, Пригожин назвал эти системы диссипативными. Вследствие нелинейности, наличия более одного устойчивого состояния в этих системах, в них не выполняется ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии.
По аналогии описания самоорганизующихся систем с фазовыми переходами диссипативная самоорганизация получила название фазового перехода в неравновесной системе.
Методы синергетики были использованы практически во всех научных дисциплинах: от физики и химии до социологии и филологии. Градообразование и нейронные сети описаны как диссипативные структуры. В последнее время практически исчезло использование первоначально необходимого математического аппарата нелинейных уравнений. Это привело к тому, что любая система естественного происхождения, не принадлежащая компетенции равновесной термодинамики, стала рассматриваться как самоорганизованная.
Деграда́ция (от лат. degradatio, буквально — снижение), регрессия — процесс ухудшения характеристик какого-либо объекта с течением времени, движение назад, постепенное ухудшение, упадок, снижение качества, разрушение материи вследствие внешнего воздействия по законам природы и времени. Деградация часто противопоставляется эволюции.
Понятие деградации объёмно и может относиться к следующему:
Биодеградация — процессы, в которых органические вещества разлагаются с участием микроорганизмов
Химическое разложение — разложение сложных молекул с образованием более простых молекул
Degradation (песня) — песня американской рок-группы Violent Femmes
Деградация в телекоммуникациях — потеря качества сигнала
Деградация окружающей среды — в экологии — разрушение экосистем
Деградация личности, деградация общества, деградация культуры
Статистические и термодинамические свойства макросистем.
Термодинамическое и статистическое описание свойств макросистем
Открытие закона сохранения энергии способствовало развитию двух качественно различных, но взаимно дополняющих методов исследования тепловых явлений и свойств макросистем: термодинамического и статистического (молекулярно-кинетического). Первый из них лежит в основе термодинамики, второй – молекулярной физики.
Термодинамика представляет собой науку о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел. В термодинамике тепловые явления описываются с помощью величин, регистрируемых приборами, не реагирующими на воздействие отдельных молекул (термометр, манометр и др.). Все законы термодинамики относятся к телам, число молекул которых огромно. Такие тела называют макроскопическими. Они образуют макросистемы. Газ в баллоне, вода в стакане, песчинка, камень, стальной стержень и т. п. – все это примеры макросистем.
Основа термодинамического метода – определение состояния термодинамической системы, представляющей собой совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой). Состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами системы), характеризующими ее свойства. Обычно в качестве термодинамических параметров состояния выбирают температуру, давление и удельный объем (объем единицы массы).
Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. В соответствии с решением XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960 г.) в настоящее время рекомендовано применять только две температурные шкалы – термодинамическую и Международную практическую, градуированные соответственно в Кельвинах (К) и градусах Цельсия (°С). Анализ показывает, что 0 К (абсолютный нуль) недостижим, хотя сколь угодно близкое приближение к нему возможно.
К концу XIX в. была создана последовательная теория поведения больших общностей атомов и молекул – молекулярно-кинетическая теория, или статистическая механика. Многочисленными опытами была доказана справедливость этой теории.
Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Поведение громадного числа молекул анализируется с помощью статистического метода. Он основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном результате определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями кинетических и динамических характеристик таких частиц (скорости, энергии, давления и т. д.). Например, температура тела определяется скоростью беспорядочного движения его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют различные скорости, она может быть выражена только через среднее значение скорости движения молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Макроскопические характеристики тел имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул.
После создания молекулярной физики термодинамика не утратила своего значения. Она помогает понять многие явления и с успехом применяется при расчетах многих важных механических устройств. Общие законы термодинамики справедливы для всех веществ независимо от их внутреннего строения. Вместе с тем при расчете различных процессов с помощью термодинамики многие физические параметры, например теплоемкости тел, необходимо определять экспериментально. Статистические же методы позволяют на основе данных о строении вещества определить такие параметры. Однако количественная теория твердого и особенно жидкого состояния вещества очень сложна, поэтому в ряде случаев простые расчеты, основанные на законах термодинамики, оказываются незаменимыми.
В настоящее время в науке и технике широко используются как термодинамические, так и статистические методы описания свойств микросистемы.
Термодинамические параметры состояния системы . Уравнение связи основных параметров
Термодинамическими величинами называют физические величины, применяемые при описании состояний и процессов в термодинамических системах.
Термодинамика рассматривает эти величины как некоторые макроскопические параметры и функции, присущие системе, но не связанные с её микроскопическим устройством. Вопросы микроскопического устройства изучает статистическая физика.