4 Раздел. Порядок и беспорядок в природе

Тема: Порядок и беспорядок в природе. Динамические и статистические закономерности в природе

1.Поясните, что такое корпускулярно-волновой дуализм света

Корпускулярно-волновой дуализм проявляется в двойственности понятия «свет». И.Ньютон считал, что свет - поток корпускул, то есть поток прямолинейно летящих частиц вещества. Но такие явления, как интерференция и дифракция света, убедительно свидетельствуют о волновой природе света. Следовательно свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. Волновой и корпускулярный способы описания света не противоречат, а взаимно дополняют друг друга

2. .В чем суть гипотезы де Бройля?

В 1924 году произошло одно из величайших событий в истории физики - французский физик Луи де Бройль (1892–1987) выдвинул идею о волновых свойствах частиц вещества. В своей работе “Свет и материя” он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представления не только в соответствии с учением А.Эйнштейна в теории света, но также и теории материи (вещества). Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с корпускулярными, присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам. В современной физике ризнание корпускулярно – волнового дуализма стало всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств

3. Как трактуется понятие энтропии в информатике?

Энтропия (от греч. «entropia» - поворот, превращение) - мера неупорядоченности больших систем. Впервые понятие "энтропия" введено в XIX в. в результате анализа работы тепловых машин, где энтропия характеризует ту часть энергии, которая рассеивается в пространстве, не совершая полезной работы (отсюда определение: энтропия - мера обесценивания энергии). Австрийский физик Л. Больцман показал, что для замкнутой системы состояние беспорядка более вероятно, чем упорядоченное, а в равновесном состоянии степень беспорядка (энтропия) и вероятность прихода системы в такое состояние наибольшая. То есть во всех замкнутых системах беспорядок может только возрастать.

Энтропия в информатике определяется как мера хаотичности информации, неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита.

4. Каковы условия образования структур из хаоса?

Исследование сложных, открытых систем и неравновесных процессов привело физиков и химиков во второй половине XX века к удивительному выводу – из хаоса спонтанно может возникать порядок! В открытых системах, то есть системах, обменивающихся с окружающей средой массой, в общем случае энергией, совместное действие малых флуктуаций (случайных возмущений на микроуровне) может привести к процессу самоорганизации на макроуровне (концепция синергизма). При этом система должна находиться в критическом состоянии - состоянии крайней неустойчивости подобно шарику на вершине горки

5. Приведите примеры самоорганизации из разных областей естествознания

В качестве пример из физики можно привести гидродинамическую неустойчивость в жидкости, открытой Бенаром в 1900 г. Если на подогреваемую сковородку налить масло и насыпать металлических опилок, то вверху образуется более плотный слой. Подогреваемый и поэтому менее плотный нижний слой масла стремится поменяться местами с верхним более плотным слоем. До какого-то момента этому препятствует вязкость масла. По достижении некоторой критической разности температур возникает организованный конвекционный поток, и поверхностный слой масла скачком разделяется на правильные шестиугольные ячейки, напоминающие пчелиные соты – ячейки Бенара.

Пример из химии относится к самопроизвольным химическим реакциям, открытым Б. Белоусовым в 1951 году (реакции Белоусова – Жаботинского). В таких окислительно-восстановительных реакциях раствор самопроизвольно периодически меняет цвет, например, с красного на синий и наоборот. А начиная с некоторого числа колебаний, определяемого концентрацией, спонтанно образуются неоднородности концентрации и возникают красные и синие слои, сохраняющиеся в течение получаса.