Что такое синергия? Взаимосвязь энергетических (материальных) и информационных процессов

В предыдущих параграфах этой главы даны самые общие сведения об окружающем нас мире, соответствующие современным естественно-научным данным.Эти сведения необходимы, как фундамент тех положений, которые составляют суть синергетики. Все эти данные следует дополнить непосредственными постулатами самой этой дисциплины.

Термин «синергетика» получен путём модернизации древнегреческого «synergeia» – совместное или кооперативное действие. Впервые его употребил ещё в 19 веке выдающий английский физиолог Шеррингтон для описания действия мышечных волокон и управления ими спинным мозгом.

Сам Герман Хакен определил синергетику, как науку о взаимодействии. Иными словами, порядок в природе, как постулируется им, возникает при взаимодействии между собой множества физических объектов. Ясно, что такое взаимодействие сопровождается энергетическими и информационными процессами, т.е. одновременным преобразованием энергии и энтропии (информации). Поэтому, строго говоря, делить их на энергетические и информационные можно лишь мысленно, используя как метод изучения (познания) природы. При этом учитывается:

1. Изменение порядка в количественном выражении никак не связано с количеством преобразованной при этом энергии. Можно значительно увеличить количество информации, но при этом преобразовать ничтожное количество энергии. И наоборот, часто преобразование большой порции энергии сопровождается незначительным изменением информации.

2. Передача порядка от одного объекта другому не обязательно приводит к его исчезновению в первом. Как правило, порядок в первом сохраняется. Передача энергии обязательно связана с её уменьшением в первом объекте на точно такую же величину, на которую она увеличилась во втором.

3. Различные материальные процессы схожи по своим закономерностям, т.е. имеют одинаковый порядок. Например, течение воды по гидравлической системе, электрического тока по проводам, тепловой энергии по теплопроводам, света по световодам, транспортные грузопотоки, сети связи, описываются одними и теми же законами Кирхгофа [44], т.е. характеризуются одинаковыми информационными процессами. Аналогично – колебания маятника и тока в резонансном контуре, процессы управления в технических устройствах и в живых организмах.

4. Имеется немало физических явлений, характеризующихся одинаковой формой преобразования энергии, но существенно различающиеся степенью изменения энтропии. Так, например, распространение электромагнитных волн от телевизионной передающей антенны и от электрической лампочки одинаковы по своей физической сущности, но несут различную информацию. Аналогично химические реакции в живом организме и в пробирке могут ничем не отличаются с точки зрения исходных и конечных веществ и их количественных соотношений, однако несут в себе различную информационную нагрузку.

Очень важно учитывать, что разные формы движения содержат неодинаковую степень упорядоченности. Наименее упорядоченным – наиболее хаотичным – является тепловое движение частиц. Это движение, как правило, сопровождается выбросом в окружающую среду хаотически распределённых друг относительно друга электромагнитных квантов – фотонов, вызывающих хаотическое движение в среде, окружающей нагретое тело.

Несколько более упорядоченным является поступательное движение газа – вертикальные, горизонтальные и вихревые потоки. Как правило, все эти движения представляют собой комбинацию хаотического, теплового перемещения молекул и их совокупного, направленного движения в определённую сторону. Для привычных температур от - 25^оС до +30^оС средняя скорость хаотического движения молекул воздуха составляет 460- 500 м/с. На этом фоне скорость ветра при урагане 150 м/с представляется незначительной.

Следующий уровень упорядоченности имеет течение жидкости. Интересно, что спокойное, ламинарное течение имеет меньшую степень упорядоченности, чем вихревое турбулентное течение [6]. Объясняется это тем, что турбулентное течение – это сложное движение, состоящее из двух – поступательного и вращательного.

Следующий уровень упорядоченности – это механическое движение твёрдых тел. К нему примыкает и электрический ток.

Надо сказать, что данная выше классификация видов движения по степени упорядоченности носит условный характер и предложена лишь для того, чтобы побудить читателя самостоятельно обдумать, какие из многочисленных видов движений, которые он наблюдает в окружающей природе, относятся к более упорядоченным, а какие – к менее.

Аналогично к различным уровням упорядоченности относятся и сами объекты природы, о чём было сказано во введении.

Следует отметить, что формирование более сложных упорядоченных систем часто сопровождается возникновением хаотических процессов, т.е. таких процессов, развитие которых носит стохастический, случайный характер. Такие процессы, как указывалось выше, именуются “детерминированный хаос”[92].

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Материя и её количественная мера.

1.1.Что такое элементарные частицы?

1.2.Что такое физические поля?

1.3.Привести примеры проявления различных физических полей..

1.4. Чем материя отличается от вещества?

1.5.Из каких частиц состоят ядра атомов?

1.6.Какое взаимодействие обеспечивает образование ядер атомов?

1.7.Какое взаимодействие обеспечивает притяжение электронов к ядрам атомов?

1.8.Какое взаимодействие обеспечивает объединение атомов в молекулы?

1.9.Какие фазовые состояния вещества Вы знаете?

1.10.К какому уровню материи относятся биологические и интеллектуаль-
ные системы: микромиру, мезомиру или мегамиру?

1.11.Какие космические объекты Вы знаете? Перечислите.

1.12.Что такое масса?

1.13.В чём отличие и что общего в инертной и гравитационной массе?

1.14.Почему материю (вещество) физики меряют не весом, а массой?

1.15.Почему в современной физике материю (вещество) измеряют не мас­сой т, а энергией тс ²?

1.16.Напишите закон сохранения энергии в современном виде.

1.17.Приведите примеры преобразования вещества в движение, движения в вещество, вещества в поле взаимодействия, полей взаимодействия в вещество, взаимодействия в движение и движение во взаимодействие.

1.18.Что такое материальные или энергетические процессы?

2. Порядок и его количественная мера.

2.1.Что такое порядок (гармония)? Дать определение.

2.2.Привести примеры различных объектов и указать, какие их признаки относятся к материи, а какие – к порядку?

2.3.В чём чуть познания законов природы?

2.4.Чем отличаются фундаментальные законы от производных?

2.5.В чём единство законов природы?

2.6.Какова модель хаоса?

2.8. Какими физическим величинами определяется хаотическое движение?
2-9. Какой вид энергии относится к хаотическому движению?

2.10.Определить, с какой средней скоростью двигаются молекулы воздуха
при температуре Т° = 293°К (23°С)? Средний молекулярный вес воздуха - 29, масса атомов водорода - 1,67 10 ^-27 кг, постоянная Больцмана К_Б=1,38 ∙10 ^-23 [Дж/°К]

2.11.Что такое температура?

2.12.Какие ещё виды хаотического движения молекул, кроме поступатель­ного, Вы знаете?

2.13.Дать определение энтропии.

2.14.Дать определение информации.

2.15.Что такое бит? Во сколько раз он отличается от термодинамической единицы энтропии [Дж/°К]?

2.16.Во сколько раз байт, килобайт, мегабайт, гигабайт отличается от бит?

2.17.Что такое информационные процессы?
3. Пространство-время.

3.1.Из каких основных элементов складывается понятие пространства?

3.2.Из каких основных элементов складывается понятие время?

3.3.Что такое расстояние, размер и точка?

3.4.Из каких признаков складывается форма?

3.5.Что такое движение?

3.6.Основная количественная характеристика движения?

3.7.Что такое место?

3.8.Как определить место с помощью координат?

3.9.Какое максимальное количество координат необходимо для определе­ния места объекта в нашей физической реальности?

3.10.Что такое такт?

3.11.Что такое время процесса?

3.12.Что такое момент и интервал времени?

3.13.Что такое непрерывность, монотонность и необратимость времени?

3.14.Можно ли придумать машину времени, которая "запустила" бы про­цессы в природе в обратную сторону, т.е. так, как в кинофильме, плёнка которого прокручивается в противоположную сторону?

Глава вторая. Почему возникает порядок?

Дата добавления: 2015-08-27