18.1. Явление самоорганизации в природе.

Термодинамическое равновесие - это состояние, в которое с течением времени приходит любая система, находящаяся при постоянной температуре и в фиксированных внешних условиях. Среди достижений термодинамики Х1Х века следует отметить закон сохранения энергии, учитывающий наряду с механическими и тепловые превращения энергии. Величайшим достижением ХХ века является закон возрастания энтропии .Закон возрастания энтропии адекватно описывает и направление протекания неравновесных процессов. Находящийся вокруг нас развивающийся мир не находится в состоянии равновесия. Существенно, что самоорганизация носит пороговый характер. Новые структуры возникают из неустойчивого состояния в результате развития флуктуаций. В докритическом режиме флуктуации затухают. Выше порога, они усиливаются и делают устойчивым новый режим, в котором вместо обычной тенденции к хаотическому движению возникает кооперативное поведение микропроцессов системы. Такой переход называют кинетичеcким фазовым переходом. Он обычно сопровождается понижением порядка симметрии. Флуктуации — случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами. Примером термодинамических флуктуаций являются флуктуации плотности вещества в окрестностях критических точек, приводящих, в частности, к сильному рассеянию света веществом и потери прозрачности. Бифуркация — термин употребляется в широком смысле для обозначения всевозможных качественных перестроек или метаморфоз различных объектов при изменении параметров, от которых они зависят. Механическая бифуркация — приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении её параметров. Точка бифуркации — смена установившегося режима работы системы. Термин из неравновесной термодинамики и синергетики. Аттрактор (— множество состояний (точнее - точек фазового пространства) динамической системы, к которому она стремится с течением времени. Так, наиболее простыми вариантами аттрактора являются притягивающая неподвижная точка (к примеру, в задаче о маятнике с трением о воздух) и периодическая траектория (пример - самовозбуждающиеся колебания в контуре с положительной обратной связью), однако бывают и значительно более сложные примеры. В физике фракталы естественным образом возникают при моделировании нелинейных процессов, таких, как турбулентное течение жидкости, сложные процессы диффузии-адсорбции, пламя, облака и т. п.

18.2. Физические основы акустики. Эволюция стредств.

Акустика — учение о звуке, т.е. об упругих колебаниях и волнах в гагах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом. Частоты таких колебаний находятся в пределах 16—20000 Гц. Физической основой передачи звука является распространение малых (в Пределах модуля упругости) приращений давлений в среде.

Звук играет важнейшую роль в жизни человека. Значительная деля информации выражается через звук, со звуком связана существенная сторона духовной жизни людей — музыка, вообще искусство, поэтому средства накопления и запоминания звуковой информации играют важную роль. Звукозапись — процесс записи звуковой информации с целью ее сохранения и последующего воспроизведения. Звукозапись основана на изменении физического состояния или формы различных участков носителя записи — магнитной ленты, граммофонной пластинки, кинопленки и пр.

Ранее использовалась механическая запись звука, при которой резец или игла выдавливали или вырезали на поверхности движущегося носителя канав­ку, форма которой соответствовала форме записываемых звуковых колебаний. В процессе воспроизведения электропроигрывателем граммофонная игла, двигаясь по извилинам канавки, повторяла эти колебания и передавала их мембране или звукоснимателю, преобразовывавшего их в электрические колебания, которые затем усиливались и воспроизводились динамиком.

Появившиеся позже магнитные способы записи основаны на перемагничивании участков магнитной ленты, что выполнялось специальными магнитными головками при пропускании в них звуковых колебаний с последующим затем изменением напряженности магнитного поля, запоминавшихся носителем — магнитной лентой. Повторное перемещение магнитной ленты около считывающей магнитной головки возбуждало в ней электрические колебания, которые усиливались и воспроизводились динамиком.

В настоящее время все шире используются оптические способы записи и воспроизведения звуковой информации, основанные на записи звука с помощью лазерного луча, изменяющего рельеф звуковой дорожки, который затем считывается с помощью оптических систем. Этот способ отличается высокой плотностью информации, благодаря чему оказывается возможным в малом объеме записать весьма большой ее объем, высоким качеством записи и воспроизведения. Определенным недостатком является то, что способ требует крайне бережного отношения к носителю информации — оптическому диску, загрязнение которого выводит его из строя.

Звукозапись широко используется в радиовещании, при воспроизведении всевозможных выступлений, концертов и т. п.