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:

Химия XIX века: Законы Ж.Пруста, Гей-Люссака, Авогадро
Открытые Ж. Л. Гей-Люссакомв начале 19 в. законы, описывающие некоторые свойства газов. 1) Закон теплового расширения газов утверждает, что изменение объёма данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционально изменению темпер ...

Классификация естественных наук. Основные проблемы, решаемые отдельными естественными науками
Следует отметить, что для естествознания характерно взаимодействие наук, взаимосвязь всех отраслей естествознания, когда один предмет изучается многими науками, а метод одной науки применяется к методам изучения других наук, при этом прос ...

Лесной африканский слон
Высота лесного слона в холке в среднем составляет 2,40 м. Таким образом он значительно меньше слонов, живущих в саванне. Также лесной слон имеет более густой волосяной покров коричневого цвета и уши округлой формы. Как и следует из его им ...