|
Реферат: КСЕ (Естествознание)
СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ АКАДЕМИЯ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И
ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ
Реферат
на тему:
Выполнила:
Кочина
Алина Валерьевна
ГиМУ 13з
Проверил:
Санкт-Петербург
2000
План.
1. Введение.
2. Развитие пространственно-временных представлений в классической
механике.
3. Пространство и время в теории относительности А. Эйнштейна.
4. Единство и многообразие свойств пространства и время.
5. Заключение.
6. Литература.
Введение.
Важнейшей задачей современного естествознания является создание
естественнонаучной картины мира. В процессе ее создания возникает вопрос о
происхождении и изменении различных материальных продуктов и явлений, об их
количественных, качественных характеристиках. Физические, химические и
другие величины непосредственно связаны с изменением длин и длительностей,
т.е. пространственно-временных характеристик объектов. Выделение и фиксация
во времени части пространства дает состояние объекта. Упорядоченная
последовательность состояний объекта составляет процесс его развития
(жизни, существования) во времени. Философия определяет пространство и
время как всеобщие формы существования материи. Пространство и время не
существуют вне материи и независимо от нее. Для их описания в
естествознании исторически формировались различные представления о
пространстве и времени.
Современное понимание свойств пространства-времени исходит из знаменитых
открытий величайших физиков Джеймса Кларка Максвелла (1831-1879) и Альберта
Эйнштейна (1879-1955).
Развитие пространственно-временных представлений в классической механике.
В материалистической картине мира понятие пространства возникло на
основе наблюдения и практического использования объектов, их объемов и
протяженности.
Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий,
предоставленной смены состояний предметов и круговорота различных
процессов.
Естественнонаучные представления о пространстве и времени прошли
длинный путь становления и развития. Самые первые из них возникли из
очевидного существования в природе и в первую очередь в макромире твердых
физических тел, занимающих определенный объем. Здесь основными были
обыденные представления о пространстве и времени как о каких-то внешних
условиях бытия, в которые помещена материя и которые сохранились бы, если
бы даже материя исчезла. Такой взгляд позволил сформулировать концепцию
абсолютного пространства и времени, получившую свою наиболее отчетливую
формулировку в работе И. Ньютона “Математические начала натуральной
философии”. Этот труд более чем на два столетия определил развитие всей
естественнонаучной картины мира. В нем были сформулированы основные законы
движения и дано определение пространства, времени, места и движения.
Раскрывая сущность пространства и времени, Ньютон предлагает различать
два вида понятий: абсолютные (истинные, материалистические) и относительные
(кажущиеся, обыденные) и дает им следующую типологическую характеристику:
- абсолютное, истинное, материалистическое время само по себе и своей
сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает
равномерно и иначе называется длительностью.
- относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или
изменчивая, постигаемая чувствами внешняя мера продолжительности,
употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени,
как то: час, день, месяц, год...
Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то
ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.
Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная
подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его
относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за
пространство неподвижное.
Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего
существующего.
При таком понимании абсолютное пространство и время представлялись
некоторыми самодовлеющими элементами бытия, существующими вне и независимо
от каких-либо материальных процессов, как универсальные условия, в которые
помещена материя.
Этот взгляд близок к субстанциональному пониманию пространства и
времени, хотя у Ньютона они и не являются настоящими субстанциями, как
материя. Они обладают лишь одним признаком субстанции - абсолютной
самостоятельностью существования и независимостью от любых конкретных
процессов. Но они не обладают другим важным качеством субстанции -
способностью порождать различные тела, сохраняться в их основе при всех
изменениях тел. Такую способность Ньютон признавал лишь за материей,
которая рассматривалась как совокупность атомов. Правда, материя - тоже
вторичная субстанция после Бога, который сотворил мир, пространство и время
и привел их в движение. Бог, являясь существом непространственным и
вневременным, неподвластен времени, в котором все изменчиво и преходяще. Он
вечен в своем бесконечном совершенстве и всемогуществе и является подлинной
сущностью всякого бытия. К нему не применима категория времени, Бог
существует в вечности, которая является атрибутом Бога. Чтобы полнее
реализовать свою бесконечную мудрость и могущество, он создал мир из
ничего, творит материю, а вместе с ней пространство и время как условия
бытия материи. Но когда-нибудь мир полностью осуществит заложенный в нем
при творении божественный план развития и его существование прекратиться, а
вместе с миром исчезнут пространство и время. И снова будет только вечность
как атрибут Бога и его бесконечная везде сущность. Подобные взгляды
выражались в общем виде еще Платоном, Аврелием Августином, Фомой Аквинским
и их последователями. Ньютон также разделял эти взгляды.
В этих воззрениях, даже с теологической точки зрения, содержаться
глубокие противоречия. Ведь однократный акт творения мира и обреченность
его на грядущую гибель не соответствует бесконечному могуществу,
совершенству и мудрости Бога. Этим божественным атрибутам более
соответствовало бы бесконечное множество актов творения самых различных
миров, последовательно сменяющих друг друга в пространстве и времени. В
каждом из них реализовывалась бы определенная идея, данная этому миру
Богом, а все множество этих идей создавало бы бесконечное пространство и
время. Подобные идей, высказанные в общем виде еще александрийским теологом
Оригеном (III в. н.э.) и объявленные вскоре ересью, в Новое время
развивались в философии Лейбница, выдвинувшего идею о предустановленной
гармонии в каждом из потенциально возможных миров. Лейбниц рассматривал
пространство как порядок существования тел, а время - как порядок отношения
и последовательность событий. Это понимание составило сущность реляционной
концепции пространства и времени, которая противостояла их пониманию как
абсолютных и независящих ни от чего реальностей, подвластных только Богу.
Есть концепции (Беркли, Мах, Авенариус и др.), которые ставят
пространство и время в зависимость от человеческого сознания, выводя их из
способности человека переживать и упорядочивать события, располагать их
одно после другого. Так, Кант рассматривал пространство и время как
априорные (доопытные) формы чувственного созерцания, вечные категории
сознания, аргументируя это ссылкой на стабильность геометрии Евклида в
течении двух тысячелетий.
Проблема пространства и времени была тесно связана с концепциями
близкодействия и дальнодействия. Дальнодействие мыслилось как мгновенное
распространение гравитационных и электрических сил через пустое абсолютное
пространство, в котором силы находят свою конечную цель благодаря
божественному проведению. Концепция же близкодействия (Декарт, Гюйгенс,
Френель, Фарадей) была связана с пониманием пространства как протяженности
вещества и эфира, в котором свет распространяется с конечной скоростью в
виде волн. Это привело в дальнейшем к понятию поля, от точки к точке
которого и передавалось взаимодействие.
Именно это понимание взаимодействия и пространства, развивавшееся в
рамках классической физике, было унаследовано и развито далее в XX веке,
после крушения гипотезы эфира, в рамках теории относительности и квантовой
механики. Пространство и время вновь стали пониматься как атрибуты материи,
определяющиеся ее связями и взаимодействиями.
Современное понимание пространства и времени было сформулировано в
теории относительности А. Эйнштейна, по-новому интерпретировавшей
реляционную концепцию пространства и времени и давшей ей естественнонаучное
обоснование.
Пространство и время в теории относительности А.
Эйнштейна.
Специальная теория относительности, созданная в 1905 г. А. Эйнштейном,
стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея -
Ньютона и электродинамики Максвелла - Лоренца. “Она описывает законы всех
физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но
без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к
классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным
случаем”.[1]
Исходным пунктом этой теории стал принцип относительности. Классический
принцип относительности был сформулирован еще Г. Галилеем: “Если законы
механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в
любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно
первой”.[2] Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в
них подчиняется закону инерции: “Всякое тело сохраняет состояние покоя или
равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить
его под влиянием движущихся сил”.[3]
Из принципа относительности следует, что между покоем и движением -
если оно равномерно и прямолинейно - нет никакой принципиальной разницы.
Разница только в точке зрения.
Таким образом, слово “относительно” в названии принципа Галилея не
скрывает в себе ничего особенного. Оно не имеет никакого иного смысла,
кроме того, который мы вкладываем в движение о том, что движение или покой
- всегда движение или покой относительно чего-то, что служит нам системой
отсчета. Это, конечно, не означает, что между покоем и равномерным
движением нет никакой разницы. Но понятие покоя и движения приобретают
смысл лишь тогда, когда указана точка отсчета.
Если классический принцип относительности утверждал инвариантность
законов механики во всех инерциальных системах отсчета, то в специальной
теории относительности данный принцип был распространен также на законы
электродинамики, а общая теория относительности утверждала инвариантность
законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и
неинерциальных. Неинерциальными называются системы отсчета, движущиеся с
замедлением или ускорением.
В соответствии со специальной теорией относительности, которая
объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-
временной континуум, пространственно-временные свойства тел зависят от
скорости их движения. Пространственные размеры сокращаются в направлении
движения при приближении скорости тел к скорости света в вакууме (300 000
км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса
тела увеличивается.
Находясь в сопутствующей системе отсчета, то есть двигаясь параллельно
и на одинаковом расстоянии от измеряемой системы, нельзя заметить эти
эффекты, которые называются релятивистскими, так как все используемые при
измерениях пространственные масштабы и части будут меняться точно таким же
образом. Согласно принципу относительности, все процессы в инерциальных
системах отсчета протекают одинаково. Но если система является
неинерциальной, то релятивистские эффекты можно заметить и изменить. Так,
если воображаемый релятивистский корабль типа фотонной ракеты отправится к
далеким звездам, то после возвращения его на Землю времени в системе
корабля пройдет существенно меньше, чем на Земле, и это различие будет тем
больше, чем дальше совершается полет, а скорость корабля будет ближе к
скорости света. Разница может измеряться даже сотнями и тысячами лет, в
результате чего экипаж корабля сразу перенесется в близкое или отдаленное
будущее, минуя промежуточное время, поскольку ракета вместе с экипажем
выпала из хода развития на Земле.
Подобные процессы замедления хода времени в зависимости от скорости
движения реально регистрируются сейчас в измерениях длины пробега мезонов,
возникающих при столкновении частиц первичного космического излучения с
ядрами атомов на Земле. Мезоны существуют в течении 10-6 - 10-15 с (в
зависимости от типа частиц) и после своего возникновения распадаются на
небольшом расстоянии от места рождения. Все это может быть зарегистрировано
измерительными устройствами по следам пробегов частиц. Но если мезон
движется со скоростью, близкой к скорости света, то временные процессы в
нем замедляются, период распада увеличивается (в тысячи и десятки тысяч
раз), и соответственно возрастает длина пробега от рождения до распада.
Итак, специальная теория относительности базируется на расширенном
принципе относительности Галилея. Кроме того, она использует еще одно новое
положение: скорость распространения света (в пустоте) одинакова во всех
инерциальных системах отсчета.
Но почему так важна эта скорость, что суждение о ней приравнивается по
значению к принципу относительности? Дело в том, что мы здесь сталкиваемся
со второй универсальной физической константой. Скорость света - это самая
большая из всех скоростей в природе, предельная скорость физических
взаимодействий. Движение света принципиально отличается от движения всех
других тел, скорость которых меньше скорости света. Скорость этих тел
всегда складывается с другими скоростями. В этом смысле скорости
относительны: их величина зависит от точки зрения. А скорость света не
складывается с другими скоростями, она абсолютна, всегда одна и та же, и,
говоря о ней, нам не нужно указывать систему отсчета.
Абсолютность скорости света не противоречит принципу относительности и
полностью совместима с ним. Постоянство этой скорости - закон природы, а
поэтому - именно в соответствии с принципом относительности - он справедлив
во всех инерциальных системах отсчета.
Скорость света - это верхний предел для скорости перемещения любых тел
в природы, для скорости распространения любых волн, любых сигналов. Она
максимальна - это абсолютный рекорд скорости.
“Для всех физических процессов скорость света обладает свойством
бесконечной скорости. Для того чтобы сообщит телу скорость, равную скорости
света, требуется бесконечное количество энергии, и именно поэтому физически
невозможно, чтобы какое-нибудь тело достигло этой скорости. Этот результат
был подтвержден измерениями, которые проводились над электронами.
Кинетическая энергия точечной массы растет быстрее, нежели квадрат ее
скорости, и становится бесконечной для скорости, равной скорости света”[4].
Поэтому часто говорят, что скорость света - предельная скорость передачи
информации. И предельная скорость любых физических взаимодействий, да и
вообще всех мыслимых взаимодействий в мире.
Со скорость света тесно связано решение проблемы одновременности,
которая тоже оказывается относительной, то есть зависящей от точки зрения.
В классической механике, которая считала время абсолютным, абсолютной
является и одновременность.
В общей теории относительности были раскрыты новые стороны зависимости
пространственно-временных отношений от материальных процессов. Эта теория
подвела физические основания под неевклидовы геометрии и связала кривизну
пространства и отступление его метрики от евклидовой с действием
гравитационных полей, создаваемых массами тел. Общая теория относительности
исходит из принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс,
количественное равенство которых давно было установлено в классической
физике. Кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных
сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения. Так, если
ракета взлетает с ускорением 2g , то экипаж ракеты будет чувствовать себя
так, как будто он находится в удвоенном поле тяжести Земли. Именно на
основе принципа эквивалентности масс был обобщен принцип относительности,
утверждающий в общей теории относительности инвариантность законов природы
в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных.
Как можно представить себе искривление пространства, о котором говорит
общая теория относительности? Представим себе очень тонкий лист резины, и
будем считать, что это - модель пространства. Расположим на этом листе
большие и маленькие шарики - модели звезд. Эти шарики будут прогибать лист
резины тем больше, чем больше масса шарика. Это наглядно демонстрирует
зависимость кривизны пространства от массы тела и показывает также, что
привычная нам евклидова геометрия в данном случае не действует (работают
геометрии Лобачевского и Римана).
Теория относительности установила не только искривление пространства
под действием полей тяготения, но и замедление хода времени в сильных
гравитационных полях. Даже тяготение Солнца - достаточно небольшой звезды
по космическим меркам - влияет на темп протекания времени, замедляя его
вблизи себя. Поэтому если мы пошлем радиосигнал в какую-то точку, путь к
которой проходит рядом с Солнцем, путешествие радиосигнала займет в таком
случае больше времени, чем тогда, когда на пути этого сигнала ничего нет.
Замедление вблизи Солнца составляет около 0,0002 с.
Одно из самых фантастических предсказаний общей теории относительности
- полная остановка времени в очень сильном поле тяготения. Замедление
времени тем больше, чем сильнее тяготение. Замедление времени проявляется в
гравитационном красном смещении света: чем сильнее тяготение, тем больше
увеличивается длина волны и уменьшается его частота. При определенных
условиях длина волны может устремится к бесконечности, а ее частота - к
нулю.
Со светом, испускаемым Солнцем, это могло бы случится, если бы наше
светило вдруг сжалось и превратилось в шар с радиусом в 3 км или меньше
(радиус Солнца равен 700 000 км). Из-за такого сжатия сила тяготения на
поверхности, откуда и исходит свет, возрастает на столько, что
гравитационное красное смещение окажется действительно бесконечным.
С нашим Солнцем этого никогда на самом деле не произойдет. Но другие
звезды, массы которых в три и более раз превышают массу Солнца, в конце
своей жизни и действительно испытывают, скорее всего, быстрое
катастрофическое сжатие под действием своего собственного тяготения. Это
приведет их к состоянию черной дыры. Черная дыра - это физическое тело,
создающее столь сильное тяготение, что красное смещение для света,
испускаемого вблизи него, способно обратиться в бесконечность.
Физики и астрономы совершенно уверены, что черные дыры существуют в
природе, хотя до сих пор их обнаружить не удалось. Трудности
астрономических поисков связаны с самой природой этих необычных объектов.
Ведь бесконечное красное смещение, из-за которого обращается в нуль
частота принимаемого света, делает их просто невидимыми. Они не светят, и
потому в полном смысле этого слова являются черными. Лишь по ряду косвенных
признаков можно надеяться заметить черную дыру, например, в системе двойной
звезды, где ее партнером была бы обычная звезда. Из наблюдений движения
видимой звезды в общем поле тяготения такой пары можно было бы оценить
массу невидимой звезды, и если эта величина превысит массу Солнца в три и
более раз, можно будет утверждать, что мы нашли черную дыру.
Сейчас имеется несколько хорошо изученных двойных систем, в которых
масса невидимого партнера оценивается в 5 или даже 8 масс Солнца. Скорее
всего, это и есть черные дыры, но астрономы до уточнения этих оценок
предпочитают называть эти объекты кандидатами в черные дыры.
Гравитационное замедление времени, мерой и свидетельством которого
служит красное смещение, очень значительно вблизи нейтронной звезды, а
вблизи черной дыры, у ее гравитационного радиуса, оно столь велико, что
время там как бы замирает.
Для тела, попадающего в поле тяготения черной дыры, образованной
массой, равной 3 массам Солнца, падение с расстояния 1 млн. км до
гравитационного радиуса занимает всего около часа. Но по часам, которые
покоятся вдали от черной дыры, свободное падение тела в ее поле растянется
во времени до бесконечности. Чем ближе падающее тело к гравитационному
радиусу, тем более медленным будет представляться этот полет удаленному
наблюдателю. Тело, наблюдаемое издалека, будет бесконечно долго
приближаться к гравитационному радиусу и никогда не достигает его. В этом
проявляется замедление времени вблизи черной дыры. Таким образом, материя
влияет на свойства пространства и времени.
Представления о пространстве и времени, формулирующиеся в теории
относительности Эйнштейна, на сегодняшний день являются наиболее
последовательными. Но они являются макроскопическими, так как опираются на
опыт исследования макроскопических объектов, больших расстояний и больших
промежутков времени. При построении теорий, описывающих явления микромира,
эта классическая геометрическая картина, предполагающая непрерывность
пространства и времени (пространственно-временной континуум), была
перенесена на новую область без каких-либо изменений. Экспериментальных
данных, противоречащих применению теории относительности в микромире, пока
нет. Но само развитие квантовых теорий, возможно, потребует пересмотра
представлений о физическом пространстве и времени. Разработанная теория
суперструн, которая представляет элементарные частицы в качестве
гармонических колебаний этих струн и связывает физику с геометрией, исходит
из многомерности пространства. А это означает, что мы на новом этапе
развития науки, на новом уровне познания возвращаемся к предсказаниям А.
Эйнштейна 1930 г.: “Мы приходим к странному выводу: сейчас нам начинает
казаться, что первичную роль играет пространство, материя же должна быть
получена из пространства, так сказать, на следующем этапе. Мы всегда
рассматривали материю первичной, а пространство вторичным. Пространство,
образно говоря, берет сейчас реванш и “съедает” материю”[5]. Возможно,
существует квант пространства, фундаментальная длина L. Введя это понятие,
мы можем избежать многих трудностей современных квантовых теорий. Если ее
существование подтвердится, то L станет третьей (кроме постоянной Планка и
скорости света в пустоте) фундаментальной постоянной в физике. Из
существования кванта пространства также следует существование кванта
времени (равного L/c), ограничивающего точность определения временных
интервалов.
Единство и многообразие свойств пространства и время.
Поскольку пространство и время неотделимы от материи, правильнее было
бы говорить о пространственно-временных свойствах и отношениях
материальных систем. Но при познании пространства и времени ученые часто
абстрагируются от их материального содержания, рассматривая их как
самостоятельные формы бытия. Обычно выделяют всеобщие и специфические
свойства пространства и времени, а также исследуют особенности пространства
и времени в микромире и мегамире. К всеобщим относятся такие
пространственно-временные характеристики, которые и неразрывно связаны с
другими ее атрибутами. Специфические, или локальные, свойства проявляются
лишь на определенных структурных уровнях, присущи только некоторым классам
материальных систем.
Из всеобщих свойств пространства и времени следует, прежде всего,
отметить:
1. Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания
всех других разумных существ в мире (если такие есть).
2. Их абсолютность - они являются универсальными формами бытия материи,
проявляющимися на всех структурных уровнях ее существования.
3. Неразрывную связь друг с другом и с движущейся материей.
4. Единство прерывности и непрерывности в их структуре - наличие отдельных
тел, фиксированных в пространстве при отсутствии каких-либо “разрывов” в
самом пространстве.
5. Количественную и качественную бесконечность, неотделимую от структурной
бесконечности материи - невозможность найти место, где отсутствовали бы
пространство и время, а так же неисчерпаемость их свойств.
Всюду, где есть любое взаимодействие и движение материи,
сосуществование и связь ее элементов, обязательно наличествует пространство
и время; всюду, где имеется сохранение материи, длительность ее бытия и
последовательность смены состояний, будет и время, включающее в свое
содержание все эти процессы.
В литературе не раз высказывалась точка зрения, что после развития
теории относительности пространство и время уже нельзя рассматривать как
разные атрибуты материи, а их нужно объединить в понятии четырехмерного
континуума и рассматривать как одну форму бытия материи - пространство-
время. Безусловно, связь между ними неразрывна и реализуется в движении
материи. Всякое изменение пространственных свойств будет изменением во
времени, и наоборот. Но все же пространство и время, наряду с общими
характеристиками, имеют такие всеобщие и специфические свойства, которые
относятся только к пространству или только ко времени, что позволяет
рассматривать их как разные атрибуты материи.
К общим свойствам пространства относятся:
1. Протяженность - рядоположенность, существование и связь различных
элементов (точек, отрезков, объемов и др.), возможность прибавления к
каждому данному элементу некоторого следующего элемента либо возможность
уменьшения числа элементов. Протяженность тесно связана со структурностью
материальных объектов, обусловлена взаимодействием между составляющими
тела элементов материи. Непротяженные объекты не обладали бы структурой,
внутренними связями и способностями к изменениям, из них не могли бы
образовываться никакие системы.
2. Связность и непрерывность - проявляются в характере перемещения тел от
точки к точке, в распространении воздействий через различные материальные
поля в виде близкодействия в передаче материи и энергии. Связность
означает отсутствие каких-либо “разрывов” в пространстве и нарушений в
распространении воздействий в полях. Вместе с тем пространству
свойственна относительная прерывность, проявляющаяся в раздельном
существовании материальных объектов и систем.
3. Трехмерность - общее свойство пространства, обнаруживающееся на всех
известных структурных уровнях, органически связано со структурностью
систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия
реализуются в пространстве трех измерений (длина, ширина, высота). В
одномерном или двумерном пространстве (линия, плоскость) не могли бы
происходить взаимодействия частиц и полей. Три измерения являются тем
необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут
осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов.
4. Пространству на всех известных структурных уровнях материи присуще
единство метрических и топологических свойств. Метрические свойства
проявляются в протяженности и характере связи элементов тел. Метрика
может быть различной - евклидовой и неевклидовой, причем возможно много
разновидностей неевклидовых пространств с различными значениями кривизны.
Топологические свойства характеризуют связность, трехмерность,
непрерывность, неоднородность, бесконечность пространства, его единство
со временем и движением.
Общие свойства времени:
1. Длительность - выступает как последовательность сменяющих друг друга
моментов или состояний, возникновение за каждым данным интервалом времени
последующих. Длительность предполагает возможность прибавления к каждому
данному моменту времени другого, а также возможность деления любого
отрезка времени на меньшие интервалы. Длительность обусловлена
сохранением материи и ее атрибутов, единством устойчивости и изменчивости
в мире. Никакой процесс в природе не может происходить сразу, мгновенно,
он обязательно длится во времени, что обусловлено конечной скоростью
распространения взаимодействий и изменения состояний. Аналогично
протяженности пространства длительность относиться к метрическим
свойствам.
2. Длительность бытия объектов во времени выступает как единство прерывного
и непрерывного. Сохраняемость материи и непрерывная последовательность ее
изменений, близкодействие в причинных отношениях определяют и общую
непрерывность времени, проявляющуюся в непрерывном переходе
предшествующих состояний в последующие. Прежде чем произойдет какое-либо
явление в будущем, должны осуществиться все предшествующие ему изменения,
которые его вызывают. Но время как форма бытия материи складывается из
множества последовательностей и длительностей существования конкретных
объектов, каждый их которых существует конечный период. Поэтому время
характеризуется прерывностью бытия конкретных качественных состояний. Но
эта прерывность относительна, так как между всеми сменяющими друг друга
качествами имеется внутренняя связь и непрерывный переход.
3. Всеобщим свойством времени является необратимость, означающая
однонаправленное изменение от прошлого к будущему. Прошлое порождает
настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся все те
события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Будущие
события - это те, которые возникают из настоящих и непосредственно
предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те объекты, системы и
процессы, которые реально существуют и способны к взаимоотношению между
собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном сосуществовании
объектов.
Для объективно существующих систем настоящее время охватывает тот
интервал, в течение которого они физически могут взаимодействовать между
собой путем обмена материей и энергией. Если бы скорость распространения
воздействий была бесконечной, то это настоящее представляло бы собой
сколь угодно малый миг, дающий мгновенное сечение всех событий во
Вселенной - настоящих, прошлых и будущих. Но скорость распространения
воздействий всегда конечна и не превышает скорости света в вакууме.
Действие всегда происходит только в одном направлении: от прошлого к
настоящему и от него к будущему, но никогда наоборот.
Необратимость времени, неэквивалентность прошлого и будущего во все
большей мере осознаются различными науками. Раньше считалось, что все
физические законы инвариантны относительно замены знака времени,
поскольку время в уравнениях квантовой и классической механики берется в
квадрате. Это наводило на мысль, что все физические процессы могут
происходить одинаково как в прямом, так и в обратном направлении. Но за
последние годы были открыты процессы, демонстрирующие необратимость
изменений в микромире: распады неустойчивость частиц (нейтронов, мезонов)
с излучением нейтрино. Установлено, что, и протоны могут распадаться за
период времени порядка 1031 лет.
4. Одновременность времени проявляется и в линейной, генетически связанной
между собой, системе измерений. Если для определения положения тела в
пространстве необходимо задать три координаты, то для определения времени
достаточно одной. Если бы время имело не одно, а два, три и больше
измерений, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют
аналогичные и никак не связанные с ним миры - двойники, в которых те же
самые события разворачивались бы в одинаковой последовательности.
Рассмотрим теперь специфические и локальные пространственно - временные
свойства систем. К пространственным свойствам относятся:
1. Контрольные пространственные формы тел, их положение в пространстве по
отношению друг к другу, скорость пространственного перемещения, размеры
тел.
2. Наличие у них внутренней симметрии или асимметрии. Различные виды
симметрии свойственны как макромиру, так и микромиру, являются
фундаментальным свойством неживой природы. Живому веществу присуще
свойство пространственной асимметрии, которым обладает молекула живого
вещества.
3. Изотропность и неоднородность пространства. Изотропность означает
отсутствие выделенных направлений (верха, низа и других), независимость
свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Полная
изотропность присуща лишь вакууму, а в структуре вещественных тел
проявляется анизотропия в распределении сил связи. Они расщепляются в
одних направлениях лучше, чем в других. Точно также полная однородность
свойственна лишь абстрактному евклидному пространству и является
идеализацией. Реальное пространство материальных систем неоднородно,
различается метрикой и значениями в зависимости от распределения
тяготеющих масс.
По отношению ко времени специфическими являются такие свойства:
1. Конкретная длительность существования материальных систем от их
возникновения до распада, ритмы процессов в них, соотношение между
циклами изменений.
2. Скорость протекания процессов, темпы развития и соотношение между ними
на разных этапах эволюции. С увеличением скорости движения тел и в мощных
полях тяготения происходит относительное замедление всех процессов в
телах, их собственное время как бы сокращается по отношению ко времени
внешних систем. Конечность скорости распространения взаимодействий
обусловливает относительность одновременности в различных системах.
События, одновременные в одной системе, могут быть неодновременными по
отношению к другой системе, движущейся относительно первой. Все это
приводит к тому, что во Вселенной отсутствует единое время, как и одно
единое пространство.
Некоторые авторы в качестве самостоятельных выделяют: биологическое и
социальное пространство и время, индивидуальное, психологическое,
художественное историческое и т.д. Основания для этого есть.
В биологических системах есть специфические пространственно - временные
свойства: асимметрия расположения атомов в молекулах белка и нуклеиновых
кислот, собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и
надорганизменных биосистем, взаимосвязь и синхронизация ритмов друг с
другом, а также с вращением Земли вокруг оси и сменой времен года.
Так же и в обществе есть специфические пространственные отношения между
его элементами, собственные ритмы и темпы изменения в различных сферах
общественной жизни, проявляется ускорение темпов развития с прогрессом
науки и техники.
Но во всех этих и других системах проявляются указанные выше всеобщие
свойства пространства и времени и большинство их общих свойств.
Заключение.
Теория относительности показала единство пространства и времени,
выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от
концентрации масс и их движения. Время и пространство перестали
рассматриваться независимо друг от друга и возникло представление о
пространственно-временном четырехмерном континууме.
Направленность времени, связанная с эволюцией систем, в физических
картинах мира следует из второго начала термодинамики. Направленность
времени, определяющая принцип причинности, отличает временные координаты от
пространственных, причем для одновременных событий нет симметрии между
«правым» и «левым». В современной картине мира в основу положены
необратимые процессы, и поэтому возможно единообразное описание живого и
неживого миров.
Можно сделать вывод об основных результатах к которым приходит теория
относительности:
- относительность свойств пространства-времени;
- относительность массы и энергии;
- эквивалентность тяжелой и инертной масс.
Литература.
1. Горелов А.А. Концепция современного естествознания. - М.: Центр, 1998.
2. Дубнищева Т.Я. Концепция современного естествознания. – Новосибирск:
ЮКЭА , 1997.
3. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и ее творцы. -М.: Наука,
1984.
4. Концепция современного естествознания / под ред. Лавриненко В.Н. -М.
1997.
5. Моисеев Н.Н. Время в нас и вне нас. –Л.: Лениздат, 1994.
6. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. -М.: Мир, 1986.
7. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. -М.: Наука, 1985.
8. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. -М., 1965.
9. Эйнштейн А. Сборник научных трудов. Т. II -М., 1966.
-----------------------
[1] Еремеева А. И. Астрономическая картина мира и ее творцы. - М.: Наука,
1984. С. 157
[2] Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. –М..1965.- С. 130.
[3] Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. –М.,1965.- С. 126.
[4] Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. - М.: Наука, 1985. С.
225.
[5] Эйнштейн А. Сборник научных трудов Т II. М, 1966. С.243
Реферат на тему: Кибернетика и синергетика наука о самоорганизующихся системах
юридический факультет заочное обучение
специальность – юриспруденция
Контрольная работа №
По концепции современного естествознания.
На тему кибернетика и синергетика – науки о самоорганизующихся системах.
Слушатель Глазков Э.Н. курс учебная группа
|Дата отправки на факультет: |Место работы и занимаемая должность:|
| | |
| | |
| | |
|Дата регистрации работы факультетом:|Индекс, почтовый адрес слушателя: |
| | |
| | |
2000 г.
Оглавление.
1. Кибернетика как наука, основные понятия кибернетик ……………………………. 1
2. Вклад кибернетики в научную картину мира ………………………………………… 9
3. От хаоса к порядку. Синергетика как наука ………………………………………… 10
4. Синергетические закономерности …………………………………………………….. 16
5. Значение синергетики для современной науки и мировоззрения ………………… 17
Вводная часть.
Фронт современной науки простирается от сравнительно частных, конкретных
концепций относительно различных областей физического и химического мира,
до глубочайших теорий, охватывающих различные сферы природы, общества и
технической деятельности человека. К последним следует отнести кибернетику
и синергетику. Поражает дерзость новых наук. Первая посягнула на познание
механизмов управления в разных системах. Вторая -на проблему
самоорганизации самой материи, творения нового.
Рассмотрим различного рода системы, представляющие на первый взгляд смесь
различных и далеко отстоящих друг от друга предметов и явлений. В мире есть
"самодействующие" физические системы (от атома до планетарных систем и
звездных ассоциаций), химические системы (например, органические
соединения, биополимеры), биологические системы (растения, животное,
человек), социальные системы (коллективы, отрасли производства, народное
хозяйство, общество в целом). На самом деле, во всех этих системах есть
общие свойства: способность к самодействию, подчиненность законам
управления, процессы переработки информации, способность к самонастройке и
самоорганизации и др. Изучением процессов управления в природе, обществе и
технике и занимается наука кибернетика.
1. Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики
Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления и
передачи информации в технических, биологических и социальных системах. Она
сравнительно молода. Её основателем является американский математик Н.
Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу "Кибернетика, или
управление их связь в животном и машине". Своё название новая наука
получила от древнегреческого слова "кибернетес", что в переводе означает
"управляющий", "рулевой", "кормчий". Она возникла на стыке математики,
теории информации, техники и нейрофизиологии, ее интересовал широкий класс
как живых, так и неживых систем.
Со сложными системами управления человек имел дело задолго до кибернетики
(управление людьми, машинами; наблюдал регуляционные процессы у живых
организмов и т.д.). Но кибернетика выделила общие закономерности управления
в различных процессах и системах, а не их специфику. В «докибернетический»
период знания об управлении и организации носили «локальный» характер, т.е.
в отдельных областях. Так, еще в 1843 г. польский мыслитель Б. Трентовский
опубликовал малоизвестную в настоящее время книгу «Отношении философии к
кибернетике как искусству управления народом». В своей книге «Опыт
философских наук» в 1834 году известный физик Ампер дал классификацию наук,
среди которых третьей по счету стоит кибернетика – наука о текущей политике
и практическом управлении государством (обществом).
Эволюция представления об управлении происходила в форме накопления,
суммирования отдельных данных. Кибернетика рассматривает проблемы
управления уж ком фундаменте, вводя в науку новые теоретические «заделы»,
новый понятийный, категориальный аппарат. В общую кибернетику обычно
включают теорию информации теорию алгоритмов, теорию игр и теорию
автоматов, техническую кибернетику.
ТЕХНИЧЕСКАЯ КИБЕРНЕТИКА - отрасль науки, изучающая технические системы
управления. Важнейшие направления исследований разработка и создание
автоматических и автоматизированных систем управления, а также
автоматических устройств и комплексов для передачи,
переработки и хранения информации.
К основным задачам кибернетики относятся:
1) установление фактов, общих для управляемых систем или для некоторых их
совокупностей;
2) выявление ограничений, свойственных управляемым системам. и
установление их происхождения;
3) нахождение общих законов, которым подчиняются управляемые системы;
4) определение путей практического использования установленных фактов
и найденных закономерностей.
«Кибернетический» подход к системам характеризуется рядом понятий.
Основные понятия кибернетики: управление, управляющая система, управляемая
система, организация, обратная связь, алгоритм, модель, оптимизация, сигнал
и др. Для систем любой природы понятие "управление" можно определить
следующим образом: управление - это воздействие на объект, выбранное на
основании имеющейся для этого информации из множества возможных
воздействий, улучшающее его функционирование или развитие. У управляемых
систем всегда существует некоторое множество возможных изменений, из
которого производится выбор предпочтительного изменения. Если у системы нет
выбора, то не может быть и речи об управлении.
Есть существенная разница между работой дачника, орудующего лопатой, и
манипуляциями регулировщика - "гибэдэдэшника" на перекрестке улиц. Первый
оказывает на орудие силовое воздействие, второй - управляет движением
автомобилей. Управление - это вызов изменений в системе или перевод системы
из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или
выбранной целью.
Управлять - это и предвидеть те изменения, которые произойдут в системе
после подачи управляющего воздействия (сигнала, несущего информацию).
Всякая система управления рассматривается как единство управляющей системы
(субъекта управления) и управляемой системы - объекта управления.
Управление системой или объектом всегда происходит в какой-то внешней
среде. Поведение любой управляемой системы всегда изучается с учетом ее
связей с окружающей средой. Поскольку все объекты, явления и процессы
взаимосвязаны и влияют друг на друга, то, выделяя какой-либо объект,
необходимо учитывать влияние среды на этот объект и наоборот. Свойством
управляемости может обладать не любая система. Необходимым условием наличия
в системе хотя бы потенциальных возможностей управления является ее
организованность.
Чтобы управление могло функционировать, то есть целенаправленно изменять
объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента:
1. Каналы сбора информации о состоянии среды и объекта.
2. Канал воздействия на объект.
3. Цель управления.
4. Способ (алгоритм, правило) управления, указывающий, каким образом
можно достичь поставленной цели, располагая информацией о состоянии
среды и объекта.
Понятие пели, целенаправленности. Основатель кибернетики Н. Винер писал,
что "действие или поведение допускает истолкование как направленность на
достижение некоторой цели, т.е. некоторого конечного состояния, при котором
объект вступает в определенную связь в пространстве и во времени с
некоторым другим объектом или событием" (Кибернетика. М., 1968. С. 288).
Цель определяется как внешней средой, так и внутренними потребностями
субъекта управления. Цель должна быть принципиально достижимой, она должна
соответствовать реальной ситуации и возможностям системы (управляющей и
управляемой). За счет управляющих воздействий управляемая система может
целенаправленно изменять свое поведение. Целенаправленность управления
биологических управляемых систем сформирована в процессе эволюционного
развития живой природы. Она означает стремление организмов к их выживанию и
размножению. Целенаправленность искусственных управляемых систем
определяется их разработчиками и пользователями.
Понятие обратной связи. Управление по "принципу обратной связи". Вели
между воздействием внешней Среды и реакцией системы устанавливается связь,
то мы имеем дело с обратной связью. Принцип обратной связи характеризует
информационную и пространственно-временную зависимость в кибернетической
системе. Если поведение системы усиливает внешнее воздействие, то мы имеем
дело с положительной обратной связью, а если уменьшает, -то с отрицательной
обратной связью. Понятие обратной связи имеет отношение к цели управления.
Поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по
отношению к стоящей цели. Яркий пример обратной связи - работа термопары в
холодильнике.
Понятие информации. Управление - информационный процесс. информация -
"пища", "ресурс" управления. Поэтому кибернетика есть вместе с тем наука,
об информации, об информационных системах и процессах. Самый исходный смысл
термина "информация" связан со сведениями, сообщениями и их передачей.
Бурное развитие в нашем веке телефона, телеграфа, радио, телевидения и
других средств массовой коммуникации потребовало повышения эффективности
процессов передачи, хранения и переработки передаваемых сообщении
информации. "Докибернетическое" понятие информации связано с совокупностью
сведений, данных и знаний. Оно стало явно непонятным, неопределенным с
возникновением кибернетики. Понятие информации в кибернетики уточняется в
математических "теориях информации". Это теории статистической,
комбинаторной, топологической, семантической информации.
В отечественной и зарубежной литературе предлагается много разных
концепций (определений) информации:
1) информация как отраженное разнообразие,
2) информация как устранение неопределенности (энтропии),
3) информация как связь между управляющей и управляемой системами,
4) информация как преобразование сообщений,
5) информация как единство содержания и формы (например, мысль -
содержание, а само слово, звук - форма),
6) информация - это мера упорядоченности, организации системы в ее связях
с окружающей средой.
Общее понятие информации должно непротиворечиво охватывать все
определения информация, все виды информации. К сожалению. такого
универсального понятия информации еще не разработано.
Информация может быть структурной, застывшей, окостенелой. например, в
минералах, машинах, приборах, автоматических линиях. Любая машина - это
овеществленная научная и техническая информация, разум общества, ставший
предметом.
Информация может быть также функциональной, " актуальным управлением".
Информация измеримая величина. Она измеряется в битах.
Каковы свойства информации? Первое - способность управлять физическими,
химическими, биологическими и социальными процессами. Там, где есть
информация, действует управление, а там, где осуществляется управление,
непременно наличествует и информация. Второе свойство информации -
способность передаваться на расстоянии (при перемещении инфоносителя).
Третье - способность информации подвергаться переработке. Четвертое -
способность сохраняться в течение любых промежутков времени и изменяться во
времени. Пятое свойство - способность переходить из пассивной формы в
активную. Например, когда извлекается из "памяти" для построения тех или
иных структур (синтез белка, создание текста на компьютере и т. д.).
Информация существенно влияет на ускоренное развитие науки. систем
управления, техники и различных отраслей народного хозяйства. Политика,
политическое управление, экономика - это концентрированная смысловая
информация, т. е. такая, которая перерабатывается человеческим сознанием и
реализуется в различных социальных сферах. Она обусловлена политическими,
экономическими потребностями общества и циркулирует в процессе управления
производством и обществом. Социальная информация играет огромную роль в
обеспечении правопорядка, работы правоохранительных органов, в деле
образования и воспитания подрастающих поколений. Информация -неисчерпаемый
ресурс общества. Информация - первооснова мира, всего сущего. Современным
научным обобщением всех информационных процессов в природе и обществе
явилась информациология -генерализованная наука о природе информации и
законах информации.
Понятие самоорганизации. В современную науку это понятие вошло через идеи
кибернетики. Процесс самоорганизации систем обусловлен таким неэнтропийным
процессом, как управление. Энтропия -мера неорганизованности, хаоса.
Энтропия и информация, как правило, рассматриваются совместно. Информация -
это то, что устраняет неопределенность, количество "снятой"
неопределенности. Тенденция к определенности, к повышению информативности -
процесс негэнтропийный (процесс с обратным знаком).
Термин "самоорганизующаяся система" ввел кибернетик У. Росс Эшби для
описания кибернетических систем. Для самоорганизующихся систем характерны:
1) Способность активно взаимодействовать со средой, изменять ее в
направлении, обеспечивающим более успешное функционирование системы:
2)наличие определенной гибкости структуры или адаптивного механизма,
выработанного в ходе эволюции;
3)непредсказуемость поведения самоорганизующихся систем;
4)способность учитывать прошлый опыт или возможность научения.
Одним из первых объектов, к которым были применены принципы
самоорганизации, был головной мозг.
Использование понятий и идей кибернетики в вопросах физики, химии,
биологии, социологии, психологии и других науках дали превосходные всходы,
позволили глубоко продвинуться в сущность процессов, протекающих в неживой
и живой природе. Нет никакого сомнения в том, что грядущий XXI век и
прогресс естествознания и науки всей будет протекать по линии изучения
закономерностей управляющих процессов в сложноорганизованных системах.
Самоорганизующаяся система - это познавательная модель науки XXI века.
2. Вклад кибернетики в научную картину мира
Кибернетика устранила ту принципиально неполную научную картину мира,
которая была присуща науке XIX и первой половине XX века. Классическая и
неклассическая наука строила представление о мире на двух фундаментальных
постулатах - материя и энергия. Создавала вещественно- энергетическую,
вещественно- полевую картину мира.
На постулатах о материи и энергии строились представления о пространстве
и времени. Но в палитре научной картины мира не хватала важнейшей " краски"
- информации. Самая глубокая причина сопряжения пространства и времени, а
равно всех изменений в мире проистекает из изменения массы, энергии и
информации. Опыт развития науки последнего времени показал, что реальный
мир состоит из этих предельно фундаментальных элементов- Системы
материальных объектов, вещественно-энергетические процессы являются и
носителями, хранителями и потребителями информации. И подобному тому, как
Эйнштейн установил закон эквивалентности вещества и энергии, есть закон (не
открытый еще) эквивалентности массы, энергии и информации. Кибернетика
(вместе с теорией информации) дала новое представление о мире, основанное
на информации, управлении, организованности, обратной связи,
целенаправленности. Создала информационную картину мира. Не энергия, а
информация выйдет в XXI столетии на первое место в мире научных понятий.
Фундаментальный характер информации означает, что хаос не может быть
абсолютным. В любом хаосе существует некоторый уровень упорядоченности.
Космос не способен опуститься до сплошной энтропии. Живые организмы и
социальные системы питаются отрицательной энтропией (негэнтропией), то есть
они противостоят беспорядку и хаосу. Масс-энерго-информационные
преобразования исчерпывают собой все возможные состояния Космоса, а равно
его подсистем, включая человека, общество.
Кибернетика оказала революционизирующее влияние на теоретическое
содержание и методологию всех наук. Она устранила непреодолимые грани между
естественными, общественными и техническими науками. Способствовала синтезу
научных знаний, создала из понятий частных наук структуры новых понятий,
новый язык науки. Такие понятия, как информация, управление, обратная
связь, система, модель, алгоритм и др. обрели общенаучный статус.
Кибернетика дала в руки человека сильнейшее оружие управления
производством, обществом, инструмент усиления интеллектуальных способностей
человека (ЭВМ). Современные ЭВМ (компьютеры) - универсальные
преобразователи информации, а с преобразованием информации человек связан
во всех областях своей деятельности (в политике, экономике, науке,
профессиональной сфере и др.).
Философ Ф. Бекон писал, что "когда истина обнаружена, она налагает
ограничения на мысли людей". На мир уже нельзя смотреть "докибернетическим
взглядом". Новая наука -кибернетика- сформировала свой взгляд на мир.
информационно-кибернетический стиль мышления.
3. От хаоса к порядку. Синергетика как наука.
В физической картине мира до 70-х годов XX века царствовали два закона
классической термодинамики. Первый закон термодинамики (закон сохранения и
превращения энергии) фиксировал всеобщее постоянство и превращаемость
энергии. Закон констатировал, что в замкнутой системе тел нельзя ни
увеличить, ни уменьшить общее количество энергии. Этот закон утверждал
независимость такого изменения энергии от уровня организации животного,
человека, общества и техники. Второй закон термодинамики выражает
направленность перехода энергии, именно переход теплоты от более нагретых
тел к менее нагретым. Иногда этот закон формулируют так: тепло не может
перетечь самопроизвольно от холодного тела к горячему. Этому могут
способствовать только затраты дополнительной работы.
В соответствии с классическими физическими представлениями в замкнутой
системе происходит выравнивание температур, система стремится к своему
термодинамическому равновесию, соответствующему максимуму энтропии. В
физической картине мира принцип возрастания энтропии соответствует
одностороннему течению явлений, т.е. в направлении хаоса, беспорядка и
дезорганизации. Один из основателей классической термодинамики Р. Клаузис в
своей попытке распространить законы термодинамики на Вселенную пришел к
выводу: энтропия Вселенной всегда возрастает. Если принять этот постулат
как реальный факт, то во Вселенной неизбежно наступит тепловая смерть. С
тех пор, как физика открыла этот процесс рассеивания, деградации энергии,
люди чувствовали " понижение теплоты вокруг себя". Многие ученые не
соглашались с выводами Клаузиса. В. И. Вернадский утверждал, что "жизнь не
укладывается в рамки энтропии". В природе наряду с энтропийными процессами
происходят и антиэнтропийные процессы. Многие учение высказывали сомнение
по поводу распространения второго закона термодинамики на всю Вселенную.
Но в мире, как мы знаем, не только господствует тяга к тепловой или
другой смерти. В мире постоянно идет процесс возникновения нового, эволюции
и развития разного рода систем. Согласно эволюционной теории Дарвина, живая
природа развивается в направлении усовершенствования и усложнения всё новых
видов растений и животных. В обществе наблюдается процесс социального
творчества, т. е. созидания нового. Спрашивается, как из всеобщей тенденции
к энтропии, дезорганизации может появиться " порядок" в живой природе и
социуме. Возникновение нового казалось невероятным чудом.
Ответить на вопрос, как происходит эволюция и возникновение в природе, "
решила" новая наука синергетика (совместно с новой неравновесной
термодинамикой, теорией открытых систем).
Синергетика (греч. "синергетикос" - совместный, согласованно действующий)
- наука, целью которой является выявление, исследование общих
закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения
упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравноценных
системах различной природы (физических, химических, биологических,
экологических и др.). Термин "синергетика" буквально означает "теория
совместного действия". Синергетика являет собой новый этап изучения сложных
систем, продолжающий и дополняющий кибернетику и общую теорию систем. Если
кибернетика занимается проблемой поддержания устойчивости путем
использования отрицательной обратной связи, а общая теория систем -
принципами их организации (дискретностью, иерархичностью и т. п.), то
синергетика фиксирует свое внимание на неравновесности, нестабильности как
естественном состоянии открытых нелинейных систем, на множественности и
неоднозначности путей их эволюции. Синергетика исследует типы поведения
таких систем, то есть нестационарные структуры, которые возникают в них под
действием внешних воздействий или из-за внутренних факторов (флуктуации).
Синергетика исследует организационный момент, эффект взаимодействия
больших систем. Возникновение организационного поведения может быт
обусловлено внешними воздействиями (вынужденная организация) или может быть
результатом развития собственной (внутренней) неустойчивости системы в
системе (самоорганизация).
Синергетика возникла в начале 70-х гг. XX века. До этого времени
считалось, что существует непреодолимый барьер между неорганической и
органической, живой природой. Лишь живой природе присущи эффекты
саморегуляции и самоуправления.
Синергетика перекинула мост между неорганической и живой природой. Она
пытается ответить на вопрос, как возникли те макросистемы, в которых мы
живем. Во многих случаях процесс упорядочения и самоорганизации связан с
коллективным поведением подсистем, образующих систему. Наряду с процессами
самоорганизации синергетика рассматривает и вопросы самодезорганизации -
возникновения хаоса в динамических
системах. Как | |
