Динамический хаос. Созидающая роль хаоса. Порядок. Закон сохранения энтропии-информации


Примечание	от автора: По предмету Концепции современного естествознания
	Загрузить архив:
	Файл: ref-24532.zip (17kb [zip], Скачиваний: 109) скачать

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….	3
1.	ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАОС……………………………………………...	6
2.	СОЗИДАЮЩАЯ РОЛЬ ХАОСА………………………………………	6
3.	ПОРЯДОК………………………………………………………………..	7
4.	ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНТРОПИИ-ИНФОРМАЦИИ……………..	8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..	13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………..	14

ВВЕДЕНИЕ

Синергетика – современная теория самоорганизации, новое мировидение, связываемое сисследованием феноменов самоорганизации, нелинейности, неравесновесности, глобальной эволюции, изучением процессов становления «порядка через хаос» (Пригожин), бифуркационных изменений, необратимости времени, неустойчивости какосновополагающей характеристики процессов эволюции. Проблемное поле С. центрируется вокруг понятия «сложность», ориентируясь напостижение природы, принципов организации иэволюции последнего. Сложность трактуется как«возникновение бифуркационных переходов вдали отравновесия ипри наличии подходящих нелинейностей, нарушение симметрии выше точки бифуркации, атакже образование иподдержка корреляций макроскопического масштаба» (Пригожин «Переоткрытие времени», «Философия нестабильности», «От существующего квозникающему. Время исложность вфизических науках»; Пригожин, Стенгерс И. «Порядок изхаоса. Новый диалог человека сприродой», Николис Г., Пригожин «Познание сложного. Введение»; Баблоянц А. «Молекулы, динамика ижизнь. Введение всамоорганизацию материи»; Хакен Г.«Синергетика. Иерархии неустойчивостей всамоорганизующихся системах иустройствах» идругие исследования, какправило, принадлежащие сотрудникам Брюссельского Свободного Университета). С. какмиропонимание преодолевает традиционалистские идеи: омикрофлуктуациях ислучайностях какнезначимых факторах дляконструирования научных теорий; оневозможности существенного воздействия индивидуального усилия наход осуществления макросоциальных процессов; онеобходимости элиминации неравновесности, неустойчивости измиропредставлений, адекватных истинному положению вещей; оразвитии какопо сути безальтернативном поступательном процессе; осоразмерности исопоставимости объемов прилагаемых ксистеме внешних управляющих воздействий объему ожидаемого результата; обэкспоненциальном характере развития «лавинообразных» процессов ит.д. Главными посылками синергетического видения мира выступают следующие тезисы: а) практически недостижимо жесткое обусловливание ипрограммирование тенденций эволюции сложноорганизованных систем – речь может идти лишь обих самоуправляемом развитии посредством верно типологически конфигурированных резонансных воздействий; б) созидающий потенциал хаоса самодостаточен дляконституирования новых организационных форм (любые микрофлуктуации способны порождать макроструктуры); в) любой сложной системе атрибутивно присуща альтернативность сценариев ееразвития вконтексте наличия известной инерционно-исторической предопределенности ееизменений вточках бифуркации (ветвления); г) целое исумма егочастей – качественно различные структуры: арифметическое сложение исходных структур приихобъединении вцелое недостижимо ввиду неизбежной интерференции сфер локализации этих структур, результирующейся вявных трансформациях сопряженного энергетического потенциала; д) неустойчивость трактуется какодно изусловий ипредпосылок стабильного идинамического развития – лишь такого рода системы способны ксамоорганизации; е) мирможет пониматься какиерархия сред сразличной нелинейностью. Естественнонаучными предпосылками С. выступают, вчастности, реконструкция математических закономерностей процессов горения итеплопроводности (диффузии), формируемые представления о«структурах-аттракторах» эволюции (потенциальные образы иидеи изменяющейся среды), математические реконструкции нелинейных процессов, изучение феноменов автокатализа вхимических реакциях. «Нелинейность» какодно изузловых концептуально значимых понятий С. предполагает вуказанном контексте: значимость принципа «разрастания малого» или«усиления флуктуаций» – количественное варьирование вопределенных пределах констант системы неприводит ккачественному изменению характера процесса вцелом, припреодолении жеуровня некоего жесткого «порога воздействия» система входит всферу влияния иного «аттрактора» – малое изменение результиру-ется вмакроскопических (как правило, невоспроизводимых ипоэтому непрогнозируемых) следствиях. Приэтом осуществимы отнюдь нелюбые сценарии развития системы (как результат малых резонансных воздействий), алишь сценарии, ограниченные определенным ихдиапазоном/спектром. Выступая какоснование новой эпистемологии, С. конституирует базовые принципы социально-гуманитарных дисциплин 21 в.: «Наш подход предполагает, чтофизическая, социальная иментальная реальность является нелинейной исложной. Этот существенный результат синергетической эпистемологии влечет засобой серьезные следствия длянашего поведения. Стоит ещераз подчеркнуть, чтолинейное мышление может быть опасным внелинейной сложной реальности... Наши врачи ипсихологи должны научиться рассматривать людей каксложных нелинейных существ... Линейное мышление может терпеть неудачу вустановлении правильных диагнозов... Мыдолжны помнить, чтовполитике иистории монокаузальность может вести кдогматизму, отсутствию толерантности ифанатизму... Подход кизучению сложных систем порождает новые следствия вэпистемологии иэтике. Ондает шанс предотвратить хаос всложном нелинейном мире ииспользовать креативные возможности синэргетических эффектов» (К. Майнцер – «Размышление вСложности. Сложная динамика материи, разума ичеловечества», 1994). Оставаясь основой ипредметом неисчислимых научных дискуссий, С. вкачестве своеобычной позитивной эвристики иособой стадии эволюции игрового сознания оказывается «прологовой» дисциплиной ксоприкосновению человечества сгоризонтами науки третьего тысячелетия.

1. ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАОС

Так как начальное состояние физической системы не может быть задано абсолютно точно (например, из-за ограничений измерительных инструментов), то всегда необходимо рассматривать некоторую (пусть и очень маленькую) область начальных условий. При движении в ограниченной области пространства экспоненциальная расходимость с течением времени близких орбит приводит к перемешиванию начальных точек по всей области. После такого перемешивания бессмысленно говорить о координате частицы, но можно найти вероятность ее нахождения в некоторой точке.

Примерами хаотических динамических систем могут являться подкова Смейла и преобразование пекаря.

Обратным, в некотором смысле, к динамическому хаосу является динамическое равновесие и явления гомеостаза.

2. СОЗИДАЮЩАЯ РОЛЬ ХАОСА

Созидающий Аспект Хаоса, вытекает из необходимости эволюции ИерархийБожественных Сущностей, что метафизически именно через Хаос являются Сынами Парабрамана. Из пахтанья его Вод появляются Новые Вселенные, для которых он готовит Формы и Законы. Это единственный Аспект Хаоса, в котором он выступает латентным питающим Принципом и скорее Судьёй Парабрамана …его десницей. Потому как дальше и ближе к формам Парабраман отстраняется от соприкосновения с духом. Давая возможность вселенным развиваться по их путям…

3. ПОРЯДОК ИЗ ХАОСА

«Порядок из хаоса» так называется известная книга нобелевского лауреата И.Р. Пригожина, написанная им в соавторстве с историком науки И. Стенгерс. Это название буквально в двух словах характеризует суть исследований, начатых этим замечательным ученым в пятидесятые годы нашего столетия и завершившихся созданием особой, неравновесной термодинамики.

Классическая термодинамика, которую Больцман пытался обосновать с помощью классической же механики, описывает только поведение строго изолированных систем, близких к состоянию термодинамического равновесия, отклоняющихся от него лишь в пределах чисто статистических флуктуаций. В таких системах могут происходить только процессы деструктивного характера, сопровождающиеся неуклонным возрастанием энтропии. Однако повсеместно в природе наблюдаются и процессы самоорганизации вещества, самопроизвольного возникновения из хаоса неравновесных, так называемых диссипативных структур. Наиболее яркими примерами подобных процессов могут служить явления самозарождения жизни и биологической эволюции.

Означает ли это, что в некоторых случаях второе начало термодинамики может нарушаться? Острая дискуссия на эту тему длилась многие годы и, в конце концов, завершилась победой сторонников строгого соблюдения фундаментальных законов природы. Но при этом был сделан ряд существенных уточнений, касающихся не самих законов, а границ их применимости к реальным системам. Так сказать, не самой структуры научного языка, а смысла используемых в нем слов. Например, ревизии пришлось подвергнуть смысл понятия «хаос».

Хаос, царящий в равновесных системах, носит сугубо статистический характер, и мы говорим лишь о вероятности отклонения системы от состояния равновесия. Реакция такой системы на то или иное возмущающее воздействие линейна – она прямо пропорциональна возмущающей силе и стремится вернуть систему в прежнее состояние. Так, если по гладкой трубе с небольшой скоростью течет жидкость, то в ней случайно возникают малые завихрения, но эти завихрения сами собой гасятся, и в целом поток остается упорядоченным, ламинарным.

Но если система сильно неравновесна, то есть обладает значительным избытком свободной энергии, то в ней может возникать хаос особого рода, называемый динамическим; реакция такой системы на возмущающие воздействия нелинейна и может быть сколь угодно большой при сколь угодно малом первичном возмущении. Так, если скорость движения жидкости по трубе превышает некоторую критическую величину, то малейшая неоднородность потока немедленно приведет к катастрофическому превращению ламинарного потока в неупорядоченный, турбулентный.

Однако, динамический хаос замечателен тем, что за внешне совершенно непредсказуемым поведением системы кроется строгий детерминизм – все происходящие в ней процессы можно математически рассчитать с любой требуемой точностью. Еще одна особенность такого хаоса заключается в том, что он может служить источником самозарождения строго упорядоченных структур. Например, в турбулентном потоке могут возникать устойчивые вихри – подобные вихри (так называемую «дорожку Кармана») можно наблюдать за быстро плывущей лодкой.

4. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНТРОПИИ-ИНФОРМАЦИИ

Исследуем некоторые закономерности поведения энергии организованной материи объекта (Еом). Одна из основных закономерностей вытекает из второго начала термодинамики. Второе начало утверждает, что энтропия изолированной термодинамической системы не уменьшается или, иными словами, порядок в данной системе не растет. Изменение функции, определяющей энергию организованной материи объекта, обратно пропорционально изменению ее аргумента - энтропии (в философско-математической формуле этот аргумент расположен в знаменателе), поэтому данная функция для таких систем не будет являться возрастающей. Эта закономерность отображена графически на рис. 1.

Рис. 1

Следует отметить, что абсолютно изолированных систем в природе не существует и данный закон является законом поведения систем, взаимодействие которых с другими системами настолько мало, что им можно пренебречь на фоне других, более сильных взаимодействий. Изолированная система - это модель, в которой кажущиеся слабыми взаимодействия с другими системами исключены из рассмотрения.
Второе начало термодинамики является серьезным препятствием на пути проводимых рассуждений. Дело в том, что действие, заключающееся в присвоении объекту всех свойств энергии, должно включать в себя, также, и ее основное свойство - закон сохранения. В данном же случае из второго начала термодинамики следует - и это отображено на рис 1, - что данная энергия бесследно исчезает, поскольку функция является убывающей. И все-таки попробуем утверждать, что что-то здесь не так. Заминка, проблема есть, но, возможно, что также существует либо ее решение, либо путь для поиска такого решения.
Действительно, если внимательно присмотреться к рис. 1, то причина проблемы будет видна невооруженным глазом. В данном случае достаточно вспомнить, каким образом вводилась энергия организованной материи. Процесс ее введения заключался в том, что сначала было установлено, что состояние объекта определяют все, в том числе и так называемые временные свойства. Только после такого действия стало возможным приравнять объект к энергии. Следовательно, раз состояние объекта определяют временные свойства, то и состояние энергии (или просто энергию) также определяют временные свойства. Поэтому некорректность поведения функции, изображенной на рис. 1, ее кажущаяся несовместимость с законом сохранения энергии заключается в том, что энергия организованной материи изолированной системы рассматривается изменяющейся во времени, т.е. по внутреннему свойству. Ожидать здесь, что данная функция не будет являться возрастающей или убывающей, бессмысленно. Изображенная на данном рисунке закономерность показывает лишь зависимость Eом от изменения времени, но не доказывает нарушения закона сохранения энергии.
Сказанное может пояснить простой пример. Известно, что вес объекта определяется следующим соотношением: P = mg, где P - вес, m - масса, g - ускорение свободного падения. Изобразим на графике (рис. 2) зависимость изменения значений веса P от изменения значений одного из ее аргументов - m. Рис. 2 отображает тот факт, что с увеличением значений аргумента m и при неизменном ускорении свободного падения возрастают значения функции P(m,g), т.е. данная функция является возрастающей.

Рис. 2

Но, при условии проведения реального эксперимента над конкретным объектом, подобный результат был бы невозможен, если бы речь шла об изолированной системе. Действительно, сам факт изменения массы говорит о том, что каким-то образом масса добавляется к объекту, каким-то образом она привносится в систему этого объекта. Изолированность объекта в данном эксперименте нарушается, об его изолированности здесь не может быть и речи. В изолированной системе масса (вещество) не может бесследно исчезнуть или появиться из ничего. Изменение массы, в данном случае, явилось бы следствием взаимодействия нескольких систем, но, отнюдь, не следствием изоляции.
Рассмотренный пример показывает, что система, изменение энергии которой изображено на рис. 1, также не является изолированной. Соответствующая рис. 2 система не является изолированной "по массе", соответствующая рис. 1 - "по времени". Существенным отличием здесь можно назвать только то, что одна из функциональных зависимостей является возрастающей, а другая - убывающей.
Таким образом, ничто не мешает сделать обоснованное утверждение, что в мире существует закон сохранения энергии организованной материи. Но, поскольку определяющим аргументом этой энергии является информация (негэнтропия), а также энтропия, то можно говорить о законе сохранения информации (энтропии). Принципиальный смысл этого закона состоит в том, что если какое-то свойство материального объекта, например, ВРЕМЯ, добавляется к системе, то из другой системы оно исчезает и наоборот. Таким образом, закон сохранения информации является всего лишь расширением законов сохранения вещества и энергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Динамический хаос — явление в теории динамических систем, при котором поведение нелинейной системы выглядит случайным, несмотря на то, что оно определяется детерминистическими законами. Причиной появления хаоса является неустойчивость по отношению к начальным условиям и параметрам: малое изменение начального условия со временем приводит к сколь угодно большим изменениям динамики системы. Порядок – это противоположное явление хаосу. Принципиальный смысл закона сохранения информации (энтропии) состоит в том, что если какое-то свойство материального объекта, например, ВРЕМЯ, добавляется к системе, то из другой системы оно исчезает и наоборот. Таким образом, закон сохранения информации является всего лишь расширением законов сохранения вещества и энергии. Созидающий Аспект Хаоса, вытекает из необходимости эволюции Иерархий Божественных Сущностей, что метафизически именно через Хаос являются Сынами Парабрамана.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Игнатова В.А. Естествознание: Учебное пособие. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. – 254 с.

2.Паномарев О.П. Концепции современного естествознания, учебник ч. 1, 2, Москва, 2006.

3.Найдыш В.М. - Концепции современного естествознания. Учебник. - Изд. 2-е. - М., 2004. - 622 с.

4.Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания. Изд. 4-е. 2005. - 480 с.