- •Шапиро с.В. Основы синергетики
- •Введение
- •Глава первая. Основные определения и постулаты
- •1.1.Три сущности окружающего мира
- •1.2.Что такое материя?
- •1.3. Что такое порядок?
- •1.4. Что такое пространство и время?
- •1.5. Что такое масса и энергия?
- •1.7.Что такое синергия? Взаимосвязь энергетических (материальных) и информационных процессов
- •Глава вторая. Почему возникает порядок?
- •2.1. Почему время необратимо?
- •2.2 Созидательная роль двух тенденций природы
- •2.3. Возникновение простейших упорядоченных состояний
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава третья. Как возникает порядок?
- •3.1. Спонтанное возникновение порядка на молекулярном уровне
- •3.2 Конденсированные системы
- •3.3. Неравновесные системы
- •3.4. Диссипативные системы
- •3.5. Основные законы накопления порядка в диссипативных системах
- •3.6. Неравновесные процессы в химии. Химическая эволюция.
- •3.7.Вселенная, как неравновесная система
- •Вопросы для самоконтроля
- •4.1. Определение и основные признаки управляемых систем
- •4.2. Принцип устройства и действия систем отрицательной обратной связи
- •4.3. Динамика систем обратной связи
- •4.4. Непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) способы передачи информации в управляемых системах
- •4.5. Примеры передачи дискретной информации в биологических системах
- •4.6 . Сложные структуры обратной связи. Системы оптимального управления
- •Глава пятая. Информационные процессы в биологических системах
- •5.1. Определение и основные признаки биологических систем
- •5.2. Термодинамика клетки. Возникновение цели.
- •5.4 Самовоспроизводство управляемых систем. Теорема фон Неймана
- •5.5. Структура информационной системы клетки
- •5.6. Информационные процессы в клетке
- •5.7. Сохранение и совершенствование генетической информации
- •5.8. Генная инженерия
- •5.9. Управление в клетке
- •5.10. Управление в многоклеточных организмах
- •5.11. Происхождение и эволюция живых организмов
- •Хордовые
- •5.12. Биосфера.
- •5.13. Формирование нервной системы высших животных
- •5.14. Кибернетика поведения высших животных. Поведенческий инстинкт
- •Глава шестая. Интеллектуальные системы
- •6.1. Определение и основные признаки интеллекта
- •6.2. Познание окружающего мира. Самопознание человеком самого себя
- •6.3. Творчество. Духовная жизнь человека
- •6.4. Мировоззрение
- •6.5. Тезаурус
- •6.6. Труд. Воля
- •6.7. Уровни мышления человека: сознание и подсознание. Связь с другими инстинктами человека
- •6.8. Происхождение и эволюция интеллекта
- •Принципиальная логическая цепочка превращения поведенческого инстинкта в интеллект
- •6.9. Хронология становления человека
- •6.10. Труд животных и человека
- •Которая привела к нервной системе управления
- •6.11.Вера и эстетическое чувство у истоков интеллекта
- •6.12. Приобретённое и врождённое в языке
- •6.13.Искуственный интеллект
- •Модель познания внешнего мира интеллектом
- •Ноосфера
- •7.1. Определение, основные признаки и свойства социальных систем.
- •7.2. Производство
- •7.3. Рынок
- •7.4. Государство
- •7.5. Потребление
- •7.6. Общественный интеллект – естественная основа формирования социальных систем.
- •7.7. Роль интеллекта в расширенном воспроизводстве
- •7.8. Происхождение и эволюция общественного интеллекта и социальных систем
- •7.9. Ноосфера
- •Содержание
- •1.1.Три сущности окружающего мира 5
3.4. Диссипативные системы
Чем больше разность температур Т1 и Т2, тем большая величина информации (отрицательной энтропии) поступает в открытую систему. При определенном значении информации в открытой системе происходит качественный скачок – упорядоченное движение в ней становится сложным – в нём появляется новая закономерность, новое свойство.
Так, например, если система О в схеме рисунка 3.5 представляет собой объём с газом, то конвекция в нём, вызванная разностью температур (Т1 – Т2), с увеличением этой разности протекает всё с большей и большей скоростью. После достижения этой скоростью определённого значения ламинарная циркуляция газа превращается в турбулентную. Молекулы газа по- прежнему двигаются коллективно, но не поступательно, а по сложным поступательно-вращательным (вихревым) траекториям [70].
Открытая система распадается на две части (рисунок 3.6): 1) рабочий агент и 2) диссипативная система.
Рабочий агент – это такая часть открытой системы, в которой тепловое (хаотическое) движение превращается в простое упорядоченное. Диссипативная система – такая часть открытой системы, в которой простое упорядоченное движение превращается в сложное. Обе части не обязательно пространственно отделены друг от друга. В случаях, когда они совмещены, передачу тепловой энергии в холодильник производит сама диссипативная система. Отсюда название: передача теплоты в холодильник (чаще всего – окружающую среду) во многих отраслях естественных и технических наук именуется рассеянием (диссипацией). Иногда диссипативную систему именуют далёкой от равновесия неравновесной [6, 8, 16], подчеркивая тем самым, что сложный порядок возникает при достаточно большом различии между температурами Т1 и Т2.
Структура неравновесной системы, включающей в себя диссипа- тивную систему
Следует отметить, что объекты рисунка 3.6 могут быть отделены друг от друга не только в пространстве, но и во времени. Тогда в качестве рабочего агента выступает объект, аккумулирующий энергию, которую он затем передает в диссипативную систему. Так, например, в роли рабочего агента может выступать химическое соединение, когда-то аккумулировавшее в себе тепловую энергию Солнца или остывающей Земли, а теперь выделяющее его при сгорании в каком-нибудь механизме или живом организме. Наличие источника больших количеств энергии с большой температурой и необъятного холодильника с температурой, близкой к нулю, создает ситуацию непрерывной передачи энергии упорядоченного движения в диссипативную систему. Такая ситуация сложилась, например, на Земле. В качестве источника выступает Солнце, а в качестве холодильника – космическое пространство. Согласно [1,68], на 1м2 земной поверхности попадает 1010 Дж солнечной радиации (по всему частотному спектру – от инфракрасного до - лучей) в год. Эта энергия соответствует [49] потоку информации 61014 Вт / 0К на всю поверхность Земли или 1023 байт на 1 м2 ежесекундно. Иными словами, единица поверхности Земли получает в единицу времени порядок в количестве, превышающем информационную ёмкость всех существующих компьютеров. Неудивительно, что на Земле сформировался и продолжает накапливать гармонию весьма высокоразвитый, т. е. очень сложный по своей структуре природный феномен.
Ниже будем рассматривать, как происходит развитие природы, т. е. непрерывное усложнение ее структуры, в этой уникальной зоне – Земле. При этом следует подчеркнуть, что удельная тепловая энергия, поступающая от Солнца на единицу поверхности ближайших к Земле планет – Венеры и Марса – соответственно больше и меньше, чем первой, в 2 ÷ 2,5 раза. Это оказалось вполне достаточно, чтобы сложившиеся на этих планетах условия не смогли обеспечить формирование такой сложной биосферы, как на Земле.
В роли рабочего агента выступают, в частности:
- двигатель автомобиля (диссипативная система – вся его ходовая часть, включая органы управления);
- аккумуляторная батарея (или просто батарейка) многочисленных бытовых устройств: мобильных телефонов, портативных радиоприемников, фонариков, калькуляторов и др.;
- сеть электропитания бытовых устройств (пылесосов, холодильников, печей «Электроника», ламп и т.д.); электротранспорта, станков и другого промышленного оборудования;
- митохондрии клеток.