При различных способах усреднения в логарифмическом масштабе. 6 страница

Понятие энтропии в 1865 году ввел в термодинамику выдающийся немецкий физик Рудольф Клаузиус (1822 – 1888), он же сформулировал второе начало термодинамики и, считая Вселенную замкнутой системой, пришел к выводу о её неизбежной «тепловой смерти», поскольку, согласно его формулировке: «Энергия Вселенной есть величина постоянная, энтропия Вселенной стремится к максимуму». В 1872 году выдающийся австрийский физик Людвиг Больцман на основании статистической модели сложных термодинамических систем связал энтропию с вероятностью того или иного состояния системы, т.е. показал, что энтропия с точки зрения статистической физики – это мера упорядоченности или неупорядоченности элементов системы. Если в данной системе осуществилось W элементарных состояний, то величина энтропии S равна: S=k*lnW, где k =1,381*10^-23 Дж/Кельвин – постоянная Больцмана. Среднее количество состояний частицы, которые имеют энергию, на превышающую некоторое значение Е, реализуемое в объеме V, равно W=h^-3*4/3p*(2Е/m)^3/2 V, где h – постоянная Планка, m – масса частицы (см. Фундаментальные константы).

Из формулы Больцмана видно, что наиболее вероятное состояние любой системы – это состояние равновесного хаоса, т.е. беспорядка, когда количество микросостояний её элементов очень велико и отсутствуют какие-либо различия между отдельными областями системы. Такое состояние характеризуется большим значением энтропии и следовательно, отсутствием порядка в структуре, в то время как уникальная, идеально упорядоченная (м.б. почти невероятная), система с одним возможным устойчивым состоянием или какая-нибудь редчайшая, но очень продуктивная флуктуация имеют очень малое или нулевое значение энтропии, (т.к. логарифм единицы в формуле Больцмана равен нулю).

Современная трактовка понятия энтропии в больцмановском виде на основе идей синергетики считает Вселенную такой суперсистемой, к которой нельзя приложить понятие замкнутой системы и в которой, при её практической бесконечности и неравновесности, могут в качестве больших флуктуаций происходить редкие и необратимые во времени диссипативные процессы самоорганизации и самоупорядочения структур с локальным уменьшением энтропии.

И наконец, загадка антиэнтропийной деятельности живого вещества, создающего и поддерживающего свою структуру в порядке длительное время, объясняется тем, что живой организм также не является замкнутой системой, а наоборот – принципиально открытой, участвующей в постоянном обмене веществ, энергии и информации с внешней средой. К деятельности живых организмов применимы все выводы теории самоорганизации в сложных неравновесных системах. Трофические цепи в биосфере сложились таким образом, что каждый вид на каждой стадии, начиная с автотрофов, всё в большей степени упорядочивает вещество, служащее пищей организмам более высокой ступени, т.е. затрачивая внешнюю энергию, живые организмы с определенным (и в принципе не очень высоким) КПД как бы создают в природе запас отрицательной энтропии, повышая при этом энтропию и, следовательно, беспорядок в окружающей среде.

По образному выражению выдающегося австрийского физика Э. Шредингера, живые организмы питаются отрицательной энтропией (т.н. негэнтропией), заключенной в высокоупорядоченном органическом веществе. С точки зрения физики, согласно второму началу термодинамики, жизнь протекает в постоянной борьбе деградирующего и хаотизирующего влияния процессов самопроизвольной термодинамической деструкции и распада менее вероятных сложных структур в более вероятные простые и противоэнтропийной деятельности живых организмов, восстанавливающей порядок в нарушенных структурах, за счет использования внешних источников энергии.

Это происходит согласно тому принципу порядка, который закодирован в самой упорядоченной структуре, созданной природой – молекуле ДНК, носительнице генетической наследственной информации о принципах строения и развития каждого данного вида организмов. Естественная смерть одного организма – это локальная победа энтропии и равновесного хаоса над индивидуальной сложностью, гармонией и порядком, но это вместе с тем и залог возникновения новых параметров порядка, появления и развития в природе новых форм, а значит, и новых разнообразных видов организмов и типов экосистем.

Универсальность понятия энтропии стала особенно осознаваться с появлением в информатике формулы, выведенной в 1947 году американским математиком и специалистом по передаче информации Клодом Шенноном (1916 – 2001), которая аналогична формуле Больцмана, где информация получает количественную меру, а энтропия трактуется как мера первоначальной неопределенности исхода какого-либо опыта стохастического типа, - т.е. как мера статистического разнообразия исходов операций со случайной величиной в процессах передачи информации.

Этот вывод Шеннона вполне соответствует высказыванию самого Больцмана о том, что энтропия вообще есть мера недостающей информации о состоянии сложной системы. В этой трактовке информация уже выступает в качестве меры порядка, а всякий процесс получения информации становится инструментом упорядочивания хаотических потоков различной природы в соответствующих сложных системах любого типа и создает условия для появления в них устойчивых организованных структур. Аналогия, использующая формальное сходство между разнообразием термодинамических микросостояний физических систем и разнообразием вероятностных исходов в информационных системах, оказалась универсальной и весьма продуктивной в общенаучном смысле (см. также: «Демон Максвелла»).

Так, считая разумную человеческую культурную деятельность процессом, создающим целенаправленные энергетические потоки и упорядоченные структуры, ранее не существовавшие в природе, в которых, актуализирована или закреплена конкретная информация, резко уменьшающая меру неопределенности, можно согласиться с мнением выдающегося отечественного культуролога Ю.М. Лотмана о том, что «культура есть устройство, вырабатывающее информацию». Любой текст или изделие, созданные разумной деятельностью человека представляют собой упорядоченные структуры, возникшие как результат антиэнтропийных процессов локального масштаба, требующие соответствующих затрат энергии и повышающие энтропию и хаос в окружающей среде (суперсистеме).

Причем, чем "уникальнее" творение, тем, в некотором смысле, величина энтропии, характеризующая это состояние упорядоченного материала, меньше и тем «необратимее» во времени «траектория развития» этого процесса. Антиэнтропийная деятельность культуры, происходящая аналогично жизнедеятельности организмов, отмечена Лотманом так: «Основная работа культуры состоит в структурной организации окружающего человека мира. Культура – это генератор структурности и этим она создает вокруг человека социальную сферу, которая, подобно биосфере, делает возможной жизнь, но не органическую, а общественную».

Таким образом, на основе этой аналогии проводится важная общесистемная параллель между антиэнтропийным характером совокупных процессов самоорганизации в «первой природе» - биосфере, где определяющим фактором прогрессивной эволюции видов является спонтанное самоупорядочивание биологической информации, и также антиэнтропийной, но только уже целенаправленной структурообразующей деятельности человека по организации окружающей среды и создания в процессе этой деятельности «второй природы» – т.е. сферы человеческой культуры.

В таких же антиэнтропийных понятиях, (называя упорядоченные структуры стройностями), выражал смысл эволюции живой материи и человеческого культурного развития один из представителей русской космической философии естественнонаучного направления, – известный физик и математик Н.А. Умов: «Эволюция живой материи в общих чертах увеличивает количество и повышает качество стройностей в природе. По отношению к человеку эволюция выражается тем, что он вводит в круг своих стройностей растительное и животное царство, в своих орудиях и машинах распространяет эти стройности на неорганизованную материю и борется во имя этих стройностей со случайным распорядком событий в природе <…> Стройность есть необходимый признак живой материи».

Общий принцип самоорганизации в сложных неравновесных системах как процесс создания упорядоченных психо-информационных структур, использует в своих теориях личности и выдающийся швейцарский психолог Карл Густав Юнг. По Юнгу упорядочивание отношений в системе «индивидуальное сознание - коллективное бессознательное» происходит в процессе т.н. индивидуации личности. Этот процесс, как и любой процесс упорядочивания, представляет собой антиэнтропийную деятельность индивидуума (созидательную работу его психе), прилагающего энергию для преодоления энтропийного хаоса коллективного бессознательного и создания условий для самоидентификации. «Я применяю термин индивидуация, - писал Юнг, - для обозначения процесса, в котором личность становится психологически неделимой единицей целого. Индивидуация не отрезает человека от мира, но собирает мир в человеке».

Таким образом, Юнг кладет в основание психологии, а Лотман – в основание культурологии, один из универсальных принципов всего естествознания, и этот подход к трактовке психических процессов и важнейших феноменов человеческого поведения – с одной стороны, и закономерностей совокупной историко-культурной деятельности человечества – с другой, вводит гуманитарные науки в самый широкий контекст человеческого знания, создает условия для выработки интегративного метаязыка новой постнеклассической науки и служит преодолению оппозиции «двух культур».

Общий закон возрастания энтропии в замкнутых системах, отражающий переход термодинамической или информационной системы к состоянию равновесного теплового или информационного хаоса, распространяется и на социально-культурную сферу существования человечества. Развитие любой изолированной от мирового сообщества тоталитарной закрытой государственной системы требует для поддержания равновесного состояния минимума творческой энергии, но со временем неизбежно, в силу возрастания энтропии, обречено на культурный застой и деградацию (равновесный хаос). Открытая социальная структура, испытывая постоянные влияния извне (флуктуации различной природы), может в своей траектории развития выйти в область, далекую от равновесия (состояние турбулентного хаоса).

Однако именно (и только) при таком неравновесном состоянии государственной системы, целенаправленно приложив «социальную энергию», можно повысить вероятность появления новых параметров порядка и, следовательно, пусть через социальные потрясения (бифуркации) создать условия для процесса самоорганизации новых структур. Пути эволюции или траектории развития самоорганизующейся государственной или социальной системы также, как и для любого сложного нелинейного процесса, определяются существующими для таких структур аттракторами или притягивающими множествами решений. Таковыми являются известные в истории мировой цивилизации типы государственного устройства (крупномасштабные социально-культурные паттерны), вероятность осуществления каждого из которых зависит от многих факторов - как внутренних, так и внешних.

Эти известные в истории события (эмпирические факты), хоть каждое из которых по-своему уникально и неповторимо, имеют похожие общесистемные черты. Их антиэнтропийный характер и необратимость во времени (по типу бифуркаций) получают, с данной точки зрения, общенаучное теоретическое объяснение. Таким образом, понятие энтропии, также как и понятие энергии и информации, приобретает в современной постнеклассической науке универсальный и фундаментальный смысл одной из основных категорий познания мира и человека. (См. также: Биосфера, Информация, Термодинамическая система, Трофические цепи, Хаос).

******************************************************

2. Некоторые дополнительные сведения

и персоналии по курсу «Введение в синергетику».

Больцман Людвиг (20 февраля 1844 – 5 сентября 1906) – выдающийся австрийский физик-теоретик, один из основоположников классической статистической физики. Родился в Вене, в 1866 году окончил Венский университет, с 1869 по 1902 годы был профессором нескольких университетов Австрии и Германии. С именем Больцмана связаны многие достижения в самых различных областях физики, особенно в термодинамике и теории излучения. В 1868 году он вывел закон распределения молекул в газах по скоростям движения (т.н. статистика Больцмана), который лег в основу классической статистической физики, в 1872 году он получил фундаментальное соотношение между энтропией S системы и вероятностью Р её состояния (знаменитое уравнение Больцмана S=k*ln Р), в том же году он сформулировал важную теорему о закономерностях необратимых термодинамических процессов. Эту вероятность можно приближенно оценить, как величину, обратную количеству всех возможных состояний системы (комбинаций элементов) N, т.е. Р =1/ N.

Здесь новым было то, что для объяснения связи энтропии с вероятностью термодинамических состояний Больцман отказался от динамических представлений классической механики Ньютона и ввел в теорию теплоты статистические представления, приписав каждому состоянию системы стохастическую характеристику – т.н. термодинамическую вероятность. Эта величина тем больше, чем более беспорядочным и неопределенным (т.е. хаотическим) является это состояние с точки зрения распределения параметров механического движения – координат молекул и их скоростей как по величине, так и по направлению. При таком уже не динамическом, а статистическом подходе возрастание энтропии указывает на то, что предоставленная самой себе (т.е. без посторонних воздействий) термодинамическая система самопроизвольно переходит в то состояние, термодинамическая вероятность которого больше, т.е. из любого более или менее упорядоченного состояния система стремится перейти в беспорядочное, постепенно достигая состояния равновесного теплового хаоса. Этот процесс необратим, что и показывает рост энтропии.

Известный современный французский математик, специалист по динамике хаоса Давид Рюэль указывает на то, что идеи Больцмана далеко не сразу были приняты научным сообществом и в популярной форме разъясняет сущность больцмановских представлений и их важность для современной науки. «Примерно в 1900 году некоторые физики и химики всё ещё отрицали, что материя состоит из атомов и молекул, - пишет он. - Другие же давным-давно приняли тот факт, что в литре воздуха существует невообразимо огромное количество молекул, которые с большой скоростью перемещаются во всех направлениях и ударяются друг о друга до ужаса беспорядочным образом. Этот беспорядок, названный молекулярным хаосом, по сути своей является значительной хаотичностью (или случайностью), заключенной в маленький объем. Сколько хаотичности? Сколько случайности? – У такого вопроса есть смысл, и ответ на него дает статистическая механика – область физики, созданная в 1900 году австрийцем Людвигом Больцманом и американцем Дж. Уиллардом Гиббсом. Количество случайности, присутствующее в литре воздуха ил килограмме свинца при определенной температуре, измеряется энтропией этого литра воздуха или килограмма свинца, и сейчас у нас есть методы точного определения энтропии веществ. Таким образом, мы видим, что случайность можно приручить и что она становится необходимым условием понимания материи».

Высоко оценивая пионерские работы Больцмана в области термодинамики необратимых процессов и, особенно, фундаментальный характер полученного им соотношения, один из создателей синергетики Илья Пригожин пишет: «Больцман первым понял, что необратимое возрастание энтропии можно было бы рассматривать как проявление всё увеличивающегося молекулярного хаоса, постепенного забывания любой начальной асимметрии, поскольку асимметрия приводит к уменьшению числа комплексов N по сравнению с состоянием, отвечающим максимальному значению N. Результаты Больцмана означают, что необратимое термодинамическое изменение есть изменение в сторону более вероятных состояний и что состояние-аттрактор есть макроскопическое состояние, соответствующее максимуму вероятности. Такие выводы уводят нас далеко за пределы физики Ньютона. Впервые интерпретация физического понятия была дана в терминах вероятности».

Чрезвычайно важны достижения Больцмана в теории излучения. В 1884 году, используя принципы термодинамики, он на основе гипотезы Максвелла о световом давлении теоретически вывел закон излучения абсолютно черного тела (излучаемая энергия пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела, - экспериментально подтвержден в 1879 г. австрийским физиком Й. Стефаном), а в 1884 году Больцман теоретически обосновал эффект светового давления, который был экспериментально обнаружен в 1899 г. русским ученым П.Н. Лебедевым (1866 – 1912). Этот эффект, в корне противоречащий представлениям классической физики, которая рассматривает свет как явление, имеющее только волновую природу (континуальное), в начале ХХ века получил объяснение в теории фотоэффекта, разработанной Эйнштейном на основе квантовой (корпускулярной) гипотезы М. Планка. (См. также: Информация, Хаос, Энтропия, Термодинамическая система, Пригожин).

Винер Норберт (26 ноября 1894 – 19 марта 1964) – выдающийся американский математик и кибернетик, «отец кибернетики». Ещё в раннем детстве Норберт проявил чрезвычайную одаренность, - с четырех лет начал читать, а к семи годам уже был знаком с учением Дарвина. В 1906 году после окончания начальной школы он поступил в колледж, который окончил в 1909 году и получил степень бакалавра. С 1909 по 1913 год Н. Винер учится в Гарвардском и Корнуэльском университетах, а в 1913 году получает докторскую степень Гарвардского университета. Получив научную стипендию, Винер посещает Кембридж (Англия) и Геттинген (Германия), где продолжает свое образование. Под руководством выдающегося философа и логика ХХ века Бертрана Рассела он совершенствуется в области математической логики и философии, а у известного английского математика Г.К. Харди – проходит специальный курс математики. С 1919 года Норберт Винер работает в Массачусетском технологическом институте, сначала преподавателем, а с 1932 года – профессором.

Во время второй мировой войны Винер участвует в разработках и применению электронных вычислительных машин (ЭВМ) для различных сложных расчетов, и примерно к середине-концу сороковых годов у него сложилась концепция относительно общности принципа отрицательной обратной связи как для искусственных систем, в которых осуществляется автоматическое регулирование процессов для достижения устойчивости и оптимальности функционирования, так и для живых организмов и их систем. Позже он развил эти идеи на основании представлений об универсальности и общности принципов управления, свойственных живым и неживым системам, а также проявляющихся на таких высоких уровнях организации как экология, экономика и любая социальная деятельность человеческих сообществ.

Об истории создания самого термина "кибернетика", круга её проблем и о сопутствовавшей этому научной ситуации сам Винер пишет так: «После второй мировой войны я работал над многими разделами теории сообщения. Помимо электротехнической теории передачи сигналов существует более обширная область, включающая в себя не только исследования языка, но и исследования сигналов как средств, управляющих машинами и обществом; сюда же относятся усовершенствование вычислительных машин и других автоматов, размышления о психологии и нервной деятельности и сравнительно новая теория научного метода. Эта более широкая теория информации представляет собой вероятностную теорию и является неразрывной частью научного течения, обязанного своим происхождением Уилларду Гиббсу.... Нововведение Гиббса состояло в том, что он стал рассматривать не один мир, а все те миры, где можно найти ответы на ограниченный круг вопросов о нашей среде. В центре его внимания стоял вопрос о той степени, до которой ответы относительно одного ряда миров будут вероятны по отношению к другому, более широкому ряду миров. Кроме того, Гиббс выдвигал теорию, что эта вероятность, по мере того, как стареет Вселенная, естественно стремится к увеличению. Мера этой вероятности называется энтропией, характерная тенденция энтропии заключается в её возрастании.... Во Вселенной Гиббса порядок наименее вероятен, а хаос наиболее вероятен. Однако в то время как Вселенной в целом (если действительно существует Вселенная как целое) присуща тенденция к гибели, то в локальных мирах направление развития, по-видимому, противоположно направлению развития Вселенной в целом, и в них наличествует ограниченная во времени тенденция к росту организованности. Жизнь находит себе приют в некоторых из этих миров. Именно, исходя из этих позиций начала свое развитие наука кибернетика.... До недавнего времени не существовало слова для выражения этого комплекса идей, и стремясь охватить всю область одним термином, я почувствовал себя вынужденным изобрести его. Отсюда термин "кибернетика", который я произвел от греческого слова kubernhthz, или "рулевой", "кормчий"».

Свои взгляды на проблемы управления Винер впоследствии изложил в широко известных работах: «Кибернетика» и «Кибернетика и общество», - 1958 г. и «Новые главы кибернетики», - 1963 г. В конце 50-х – начале 60-х годов ХХ века кибернетика оформилась как самостоятельное научное направление и стала началом коренных перемен в научном и философском мировоззрении. Большинство основополагающих идей Норберта Винера не устарели и сейчас, он и в наши дни сохраняет своё место в науке как один из создателей изменившей наше мировидение новой системной парадигмы, согласно которой для адекватного описания сложных природных процессов необходимо рассматривать помимо таких известных фундаментальных категорий, как пространство, время, вещество и энергия, еще одну несводимую к последним – универсальную категорию, получившую название информация.

«Процесс получения и использования информации, - писал Винер, - является процессом нашего приспособления к случайностям внешней среды и нашей жизнедеятельности в этой среде». Категория информации лежит в основе объяснения процесса эволюции и естественного отбора, и только с использованием этого понятия можно истолковать тот факт, что в природе на самых различных уровнях структурной организации материи существуют сложные организованные саморазвивающиеся системы, сохраняющие состояние организованности и порядка при определенных условиях и приспосабливающиеся к новым, посредством непрерывного взаимообмена с внешним миром не только веществом и энергией, но и информационными потоками. (См. также: Биосфера; Информация; Кибернетика, Креод; Самоорганизация; Синергетика; Пригожин; Энтропия).

Демон Лапласа – образ всемогущего существа, придуманного Лапласом, способного в принципе реализовать концепцию механического детерминизма и на основе динамических законов ньютоновской механики с учетом начальных условий (координаты и скорости) для каждой частицы Вселенной точно рассчитывать траекторию её развития и научно предсказывать будущее, а также восстанавливать прошлое. Выдающийся французский математик 19-го века и последовательный ньютонианец Пьер Симон Лаплас, выражая смысл механической парадигмы, использовал этот образ для того, чтобы показать, что практическая реализация ньютоновского редукционизма сдерживается лишь ограниченными человеческими возможностями получения и обработки информации, тогда как: «Состояние Вселенной в данный момент можно рассматривать как результат её прошлого и как причину её будущего. Разумное существо, которое в данный момент знало бы все движущие силы природы и взаимное расположение образующих её тел, могло бы – если бы его разум был достаточно обширен для того, чтобы проанализировать все эти данные, - выразить одним уравнением движение и самых больших тел во Вселенной, и мельчайших атомов. Ничто не осталось бы сокрытым от него – оно могло бы охватить единым взглядом как будущее, так и прошлое».

Анализируя это положение, выдающийся современный физик Ричард Фейнман приходит к такому выводу: «Обычно думают, что недетерминированность, невозможность предсказать будущее – это особенность квантовой механики, и именно с ней связывают представления о свободе воли и т.д. Но если бы даже наш мир был бы классическим, т.е. если бы все законы механики были классическими, всё равно из этого не следует, что те же или какие-то аналогичные представления не возникли бы. Да, конечно, с точки зрения классики, узнав местоположение и скорость всех частиц в мире (или в сосуде с газом), можно точно предсказать, что будет дальше. В этом смысле классический мир детерминирован. Но представьте теперь, что наша точность ограничена и что мы не знаем точно положение только одного из атомов; знаем, скажем, его с ошибкой в одну миллиардную. Тогда, если он столкнется с другим атомом, неопределенность в знании его координат после столкновения возрастет. А следующее столкновение еще сильнее увеличит ошибку. Так что, если сначала ошибка и была еле заметной, то всё равно вскоре она вырастет до огромнейшей неопределенности. <…>. Правильнее будет сказать, что для данной точности (сколь угодно большой, но конечной) можно всегда указать такой большой промежуток времени, что для него становится невозможным сделать предсказания. И этот промежуток (и в этом вся соль!) не так уж велик. Время с уменьшением ошибки растет только логарифмически (т.е. крайне медленно, - А.К.), и оказывается, что за очень малое время вся наша информация теряется».

В настоящее время известно, что только весьма ограниченный класс задач механики имеет точное решение, - огромное большинство очень важных для практики динамических задач нелинейны и решаются только приближенно. С этой проблемой (на примере движения трех тел в поле тяготения) столкнулись ещё выдающиеся математики 18-19 веков – Клеро, Эйлер, Лагранж, но только в начале ХХ века Анри Пуанкаре, а в 60-х годах российские математики школы академика А.Н. Колмогорова всесторонне исследовали этот класс задач и пришли к выводу о том, что системы такого рода содержат внутренне присущую им нестабильность, и потому решения задач такого типа (фазовые траектории) не являются ни абсолютно устойчивыми, ни абсолютно неустойчивыми, а принципиально зависят от комбинации начальных условий. Важно именно то, что задание начальных координат можно произвести с абсолютной точностью, тем не менее, при определенных ситуациях траектория выходит на т.н. странный аттрактор и решение приобретает хаотический характер. Например, в решении задачи, описывающей поведение всего лишь пяти тел возможны ситуации, когда за конечное время их взаимодействия траектории движения уходят в бесконечность. Ни о каких долгосрочных достоверных прогнозах поведения уже таких достаточно простых, а тем более, любых других сложных систем, речь идти не может.

Таким образом, механико-детерминистская утопия Лапласа оказалась несостоятельной как практически, так и теоретически, и не может быть оправдана даже в асимптотическом приближении Эта сциентистская метафора Лапласа, претендующая на принципиальную возможность полного познания мира методами небесной механики и точного предсказания всех путей развития Вселенной на основе закона всемирного тяготения (в определенной мере также одобренная Кантом), стала почти на два века основой концепции механистического детерминизма – философской парадигмы эпохи Просвещения. Убежденный материалист и детерминист Лаплас переносил механические аналогии в область познания живой материи и даже разумных её форм: «На границе видимой физиологии, писал он, - начинается другая физиология, явления которой гораздо более разнообразны, чем явления первой, и подчинены, подобно им, законам, знать которые весьма важно. Эта физиология, которую мы обозначаем именем психологии, и которая является, без сомнения, продолжением физиологии видимой. Нервы, волокна которых теряются в мозговом веществе, распространяют по нему впечатления, полученные ими от внешних предметов, и оставляют в нём постоянные впечатления, которые изменяют неизвестным нам образом сенсориум или местопребывание мысли».

Эта механико-детерминистская и редукционистская концепция Лапласа (часто ещё называемая ньютоновско-лапласовской парадигмой), в рамках которой любые сложные процессы, происходящие в природе, могут быть сведены к элементарным механическим актам, только в середине ХХ века стала терять своих сторонников в научном сообществе под влиянием достижений эволюционной теории (дарвинизм), генетики (Мендель и его последователи), психоанализа (Фрейд, Юнг и др.), нелинейной динамики и синергетики. Современный системно-синергетический подход, таким образом, отрицает такую возможность даже в принципе, поскольку развитию сложных систем сопутствуют неустранимые стохастические процессы, не поддающиеся динамическому описанию и моделируемые на основе законов статистики и самоорганизации. (См. также: Вероятность; Динамические системы; Пригожин; Стохастический).

Демон Максвелла – образ сверхъестественного существа, придуманного выдающимся английским физиком Дж. К. Максвеллом, которое способно нарушить второе начало термодинамики и в обход его извлечь энергию из хаотического теплового движения атомов в равновесной термодинамической системе. Схема этого мысленного опыта такова: в равновесном состоянии хаотическое движение атомов во все стороны характеризуется средней энергией их движения и определяет среднее значение температуры в системе. При этом есть, согласно распределению Максвелла, определенное количество атомов со скоростью, значительно превышающей среднее значение, и есть часть менее энергичных. Демон, разделив этот сосуд перегородкой с дверцей, и умея визуально определять скорость атомов, будет пропускать только те, скорость, а значит, и энергия которых превышает среднее значение.

Дата добавления: 2015-07-16