Теорема Нётер и законы сохранения.
В 1918 г. Эмми Нётер доказала теорему, из которой следует, что если некоторая система инвариантна относительно некоторого глобального преобразования, то для нее существует определенная сохраняющаяся величина. (Каждый закон сохранения связан с какой-либо симметрией).
a. закон сохранения энергии – следствие временной трансляционной симметрии (однородности времени),
b. закон сохранения импульса – трансляционной симметрии (однородности) пространства,
c. закон сохранения момента импульса - симметрии относительно поворотов в пространстве (изотропности пространства) и т.д.
Диссипация энергии - (необратимый процесс) - переход энергии из одних форм в другие, более низкие по классу (самая низкая – тепловая энергия).
Закон сохранения и превращения энергии - всеобщий закон Природы.
В обратимых процессах S= const, в необратимых - S^. (Отличие прошлого от будущего ).
В равновесных состояниях S= const и max, а энергия min.
Принцип Больцмана – любое макросостояние может быть осуществлено определенным числом микросостояний (W).
Законы термодинамики.
I. (Закон сохранения энергии) ?U=Q – A (изменение внутренней энергии равно полученному количеству теплоты минус работа системы). Первый закон не указывает направления тепловых процессов.
II. Несколько формулировок:
a) процесс, единственным результатом которого было бы изъятие теплоты из резервуара, невозможен;
b) невозможно осуществить процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу при постоянной температуре (Карно);
c) тепло не может передаваться самопроизвольно от холодного тела к горячему;
d) энтропия изолированной системы при протекании необратимых процессов возрастает.
II закон устанавливает наличие фундаментальной асимметрии в природе - однонаправленности самопроизвольных процессов.
III. Невозможно достижение абсолютного нуля ( 0К = - 273,15 оС) как сверху, так и снизу.
В 18 веке произошла промышленная революция (паровые машины - Уатт, Стефенсон, Фултон, Черепанов; цикл Карно; телеграф - Морзе).
21.Эволюционно-синергетическая парадигма.
Синергетика – теория самоорганизации в сложных, открытых, неравновесных и нелинейных системах любой природы. (Совокупность идей о принципах самоорганизации и суммы общих математических методов ее описания).
Самоорганизация - возникновение порядка из хаоса без управляющего воздействия извне, за счет внутренней перестройки системы – общее свойство сложных (состоящих из множества элементов), открытых (находящихся в состоянии обмена энергией, веществом, информацией с окружающей средой), нелинейных (описываемых нелинейными уравнениями) и неравновесных (находящихся вдали от состояния термодинамического равновесия) систем.
Обратная связь – непременный атрибут самоорганизации, а именно положительная ОС (усиливающая) – изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что приводит к появлению нового порядка и структуры. Отрицательная (успокаивающая) ОС приводит к устранению внешнего воздействия.
Эволюция - постепенное развитие. Развитие самоорганизующейся системы проходит через скачки (точки бифуркации, в которых имеется несколько возможных направлений развития).
Кибернетика («искусство управления») – изучает системы с отрицательной ОС.
Составляющие эволюционно-синергетической парадигмы.
a) принцип глобального эволюционизма,
b) концепция фундаментального единства материи,
c) представление об универсальности алгоритма развития как проявления самоорганизации в природных и социальных системах,
d) принцип необратимости эволюции.
Примеры самоорганизации в неживой природе - реакция Белоусова-Жаботинского, лазер, сверхпроводимость. (Эффект Мейснера – явление полного вытеснения магнитного поля из объема сверхпроводника при понижении температуры ниже критической).
22. Связь между энтропией и информацией.
Информация – центральное понятие кибернетики.
• одна из сущностей мира (материя - дух - информация);
• философская категория;
• всеобщее свойство материи;
• сведения, которыми обменивается система;
• система знаков;
Интересное на сайте:
Проведение в дендритах
Дендритные потенциалы действия, обусловленные регенеративными натриевыми и кальциевыми токами, обнаружены во многих типах нервных клеток. В мозжечке клетки Пуркинье способны генерировать не только натриевые потенциалы действия в области с ...
Планеты, звезды, галактики и их структуры во Вселенной
Как же выглядит Вселенная в настоящий момент? Практически все видимое вещество заключено в галактиках — гравитационно связанных звездных системах размерами в десятки и сотни тысяч световых лет (5-50 кпк, где кпк — килопарсек, парсек равен ...
Космологический Горизонт и крупномасштабная (ячеистая) структура Вселенной
Итак, два важнейших наблюдательных факта, лежащих в фундаменте современной космологии, мы уже отметили - фридмано-хаббловское расширение Вселенной и гамовское реликтовое излучение. Их сопоставление ведет к логическому выводу о существован ...