Де я можу знайти зрозумілий опис теорії Іллі про дисипативні структури
1 відповідь
Наскільки мені відомо, досі немає науково-популярних відомостей про цю теорію. Я міг би взятись за цю тему, як тільки завершиться мій поточний книжковий проект.
Є деякі книги, які є дуже технічними та в основному вводять математику, але з яких важко вивести значення цієї теорії, наприклад:
Ілля Пригожин, Закони хаосу. Це лише перелік математичних інструментів
Ілля Пригогін, Від буття до становлення: це також дуже сильно орієнтоване на теорію з вкрапленими поясненнями
Найбільш ймовірні, щоб поставити під питання:
Стенгерс, Пригожин, "Парадокс часу". Це науково-філософське пояснення TDS (Теорія дисипативних структур), яке, швидше за все, представляє зміст, значення та наслідки TDS з точки зору 1980-х. Я точно можу порекомендувати цю книгу, але вона доступна лише у букіністичних магазинах.
В іншому випадку ви можете загуглити його. Є кілька наукових нарисів/сценаріїв лекцій, в яких основні особливості ТДС та її подальший розвиток можна простежити до сьогодні.
Прикладом може бути:
http: //www.google.de/url gggXDCAck7Oqd8jvnxrg
Дякуємо за корисну класифікацію 3-х книг.
Чи можна розуміти дисипативні структури як свого роду Баланс незбалансований створити (в тому сенсі, що постійне введення енергії в систему - боротьба, яку вона підживлює проти порушення рівноваги в системі - запобігає завершенню цього пробою?
Мені це дуже приємно. Ви якось потрапили в ціль, так би мовити. Це саме той момент, коли класична фізика (лінійна динаміка, детермінована, редукціоністська, близька до термодинамічної рівноваги, Ньютон, Ейнштейн, Планк, строго причинно-наслідковий) із нової фізики Пригожина (нелінійна, недетермінована, незводима, незворотна, стохастична, що виникає).
У класичній динаміці застосовується закон великих чисел Больцмана. Невеликі коливання на мікрорівні втрачаються в середньому статистичному на макрорівні. Таким чином, 2-й закон термодинаміки вимагає, щоб розлад лише збільшувався, ентропія завжди прагне до максимуму.
У нелінійній динаміці термін розлад більше не можна використовувати у зв'язку з ентропією. Пригожин виявив, що існують структури, в яких Больцманов хаос локально скасований, і в цій вузько обмеженій області, яка знаходиться далеко від термодинамічної рівноваги (максимум ентропії) і підтримується там за рахунок постійного зменшення енергії (дисипація енергії = виробництво ентропії) можна отримати. Пригожин відноситься до таких структур як дисипативні структури.
Я майже забув цікаву книгу, і навіть двічі її маю на полиці.
Пригожин/Стенгерс, діалог з природою.
Хоча книга заснована на TDS, вона лише вводить зміст, не стаючи занадто фізичною, хімічною чи математичною. Базові знання вже повинні бути доступними. Тут Пригоні описує, так би мовити, філософський вплив своєї життєвої діяльності у світлі історії науки і створює атеїстичний світогляд, який є примиреним з природою. У деяких випадках він виступає проти віри в науку і відмовляє фізикам у їхній самопроголошеній компетентності в усьому пояснювати світ.
Книга була написана приблизно в той самий час (1980), як і Коротка історія часів Хокінга (1988). Обидва вони більше орієнтовані на популярну науку. Хоча спочатку святкували Хокінга, він все більше і більше віддаляється, не в останню чергу завдяки Пригожину, з деяких висловлювань і навіть цілих глав.
Справжнє значення Пригожина було визнано лише дедалі більше впродовж добрих 10 років, і міждисциплінарна наукова революція, яку він оголосив, зараз фактично відбувається в широких масштабах.
Чому теорія дисипативних структур нібито така революційна ?
Гарне питання. Але я повинен обмежитися кількома ключовими словами без особливих пояснень.
Найважливішими фізиками є:
Ньютон: заснував фізику Землі (Мезоксмос)
Ейнштейн: заснував фізику дуже великих (макрокосм)
Планк: заснував фізику дуже малого (мікросвіту)
Пригожин: заснував фізику живих (біокосмос)
Ейнштейн і Планк розширили фізику, однак, не змінюючи світогляду та методології, і їх вплив поза фізикою також є досить незначним.
Окрім фізики, Ньютон і Пригожин змінили світогляд і наукову методологію. Вони обидва справили величезний вплив на інші галузі науки.
До Ньютона існував релігійний, міфологічний цілісний світогляд. Спираючись на Декарта, Ньютон розвивав механістичний світогляд і ввів аналіз у фізику. Отриманим світоглядом став детермінізм. Великим досягненням було те, що багато явищ можна було виправдати вже не божественним впливом, а природними законами. За допомогою своєї методології ньютонівська фізика створила розкол між природничими та гуманітарними науками, оскільки фізична методологія була абсолютно непридатною для інших областей. Лише в окремій галузі фізики, термодинаміці, з незапам'ятних часів застосовували іншу методологію. Замість аналітичного підходу тут застосовується системний.
Пригожин визнав механістичний світогляд і детермінізм прикордонним випадком поблизу термодинамічної рівноваги і виявив, що більшість речей навколо нас віддаляються від термодинамічної рівноваги і що класична фізика повністю зазнає невдачі. Це тому, що класична фізика знає лише стани та процеси, але не одноразові події. Одноразові події, що створюють нові надзвичайні ситуації, були введені Пригожиним.
Як частина теорії дисипативних структур, Пригожин ввів кілька нових речей у фізику:
- разові події, що призводять до виникнення надзвичайних ситуацій. У класичній фізиці існували лише стани і процеси
- він представив стрілку часу і заявив, що космологічний час як геометричний параметр є лише граничним випадком в околицях термодинамічної рівноваги
- Він передає системну методологію термодинаміки всій науці і сподівається подолати розкол між природничими та гуманітарними науками
- це свідчить про те, що світ в цілому працює недетерміновано
- він розширив відомі закони природи, включивши стрілу часу, для чого йому довелося перейти від строго причинного до імовірнісного опису
Ефекти стають все більш очевидними.
Завдяки новій нелінійній динаміці тепер можна обробляти проблеми, які класична фізика повністю ігнорувала з поважних причин.
Деякі результати:
Пригожин вирішує три великі парадокси класичної фізики:
- Квантовий парадокс (колапс хвильової функції): Через розширення квантової механіки (КМ) за допомогою часової стрілки більше не руйнується хвильова функція. Це була проблема детермінованого погляду.
- Космологічний парадокс: Те, що Великий вибух є сингулярністю, також є детермінованою проблемою, оскільки перехід від енергії до матерії на початку Великого вибуху не міг бути описаний класичною фізикою. Пригожин не розглядає цей процес як процес, а як дисипативну подію. Він розрахував цю подію своєю фізикою, щоб визначити, що це перетворення являло собою найбільшу дисипативну структуру, яку коли-небудь бачив Всесвіт. Необхідний експорт ентропії з дисипативною структурою здійснювався у вигляді фонового випромінювання. Пригожин розрахував температуру, яку повинна мати фонова радіація для цього, і його розрахунки були точно підтверджені вимірами. У Пригожина вже немає особливості.
- Парадокс часу: у класичній фізиці подорож у минуле теоретично була можлива. Це призвело до так званого дідового парадоксу, паралельних всесвітів, петлі часу та інших суперечностей. Зараз Пригожин показує, що для складних структур, далеких від термодинамічної рівноваги, наприклад, для людей, час є не просто геометричним параметром, а насправді існує природний закон часу, так званий термодинамічний час, який в принципі виключає подорож у минуле. Зрештою, це пов’язано з другим законом у його новому формулюванні.
TDS широко адаптована в усіх людських, біологічних, соціальних чи економічних науках, оскільки розширена нелінійна фізика з її системно-термодинамічним підходом робить багато явищ фізично пояснюваними і, перш за все, обчислюваними. Наприклад, поява розуму та свідомості, поява життя, еволюція, функціонування економічної та соціальної систем та багато іншого тепер можна пояснити суто природним законом. без необхідності шукати трансцендентну сутність (здебільшого звану Богом).
На початку минулого місяця я мав задоволення детально обговорити Пригожина під час поїздки разом з одним із провідних дослідників Німеччини в галузі екосистемних досліджень. Він підтвердив, що його область досліджень навіть не існувала б без Пригожина, оскільки лише нова нелінійна динаміка дозволяє повністю розрахувати матеріальні та енергетичні потоки в складних системах та передбачити поведінку екосистем при зміні граничних умов, принаймні на певні періоди часу.
На жаль, мені незрозуміло, що саме ви маєте на увазі під новим формулюванням 2-го закону термодинаміки.
Перш за все, вводиться поділ між ентропією, що генерується в системі, та ентропією, що виходить за межі системи.
Тоді певна поведінка дисипативної структури може бути отримана із відношення dSi до dSe.
Крім того, Пригожин зосереджується не на абсолютній чи конкретній величині ентропії, як у класичній термодинаміці, а на швидкості виробництва ентропії, тобто dS/dt
Це особливо важливо у випадку двох фаз розвитку динамічної складної системи.
Існує принцип максимального виробництва ентропії
dS/dt = макс., що завжди відбувається під час переходу від порядку до хаосу та виникнення структури вищого порядку (біфуркація, поява)
Принцип мінімального виробництва ентропії dS/dt = хв., Який завжди виникає, коли нова структура замовлення стабілізується та оптимізується, або також виникає під час процесів стійкості.
І як ви тепер визнаєте, що нове формулювання 2-го закону, засноване на цьому новому фокусі, усуває часовий парадокс?
Зовсім не. Причини скасування парадоксу часу різні. Згадане розширення 2-ї ГС само по собі служить для обчислення диспативних структур. Тепер лише розширення законів Ньютона та Ейнштейна, включаючи стрілку часу, тепер перешкоджає подорожі в часі.
У класичній динаміці, поза Ісааком Ньютоном і навіть з Альбертом Ейнштейном, час завжди розумівся як оборотний. Так само в будь-якому фізичному описі не має значення, коли саме щось відбувається. Наприклад, вільне падіння, імпульсні передачі або ефект Доплера не пов'язані з конкретними моментами часу, і кожен із цих описуваних процесів може так само легко проходити в зворотному напрямку. Закони природи повинні застосовуватися універсально, минуле і майбутнє однакові навіть у теорії відносності і не можуть бути розрізнені. Їх місцевий час як час спостерігача є суб’єктивним, але все ще оборотним. Однак це поняття оборотного часу суперечить не лише нашому повсякденному досвіду, але й нашим знанням про незворотні процеси в інших природничих науках, таких як еволюція в біології.
Класична динаміка завжди розглядала незворотність, яка випливає з 2-го закону, лише як помилку апроксимації через грубість Всесвіту. Спочатку Больцман стверджував, що 2-я ГС мала характер природного закону, але знущання з боку встановлених детермінованих фізиків. Щоб не бути виключеним із наукового співтовариства, він погодився на компромісну формулу, згідно з якою 2-а ГС була лише приблизним рішенням чи чисто емпіричним твердженням. Больцман страждав від цього все життя, бо знав це краще, доки не забрав собі життя з самого відчаю. Однак Пригожин довів, що Больцман мав рацію і що 2-а ГС мала природний закон, від якого не могла втекти навіть класична динаміка. Однак незворотність виключає подорож у часі в минуле, оскільки це мало би зменшити загальну ентропію, що неможливо. Відповідно, Пригожин розширив RT, і в розширенні час більше не просто геометричний параметр, який може рухатися вперед і назад, а пов'язаний із збільшенням ентропії.
Незворотність, тобто незворотність, зумовлена породженням ентропії, відіграє конструктивну роль: без неї походження життя було б немислиме. Проти критиків, які описують історичність лише як зовнішній вигляд, Пригожин відповідає: "Ми діти стріли часу, еволюції, а не її засновники".
Отже, особисто я досі лише трохи чув про теорію дисипативних структур, але це звучить дуже цікаво. Як фізик ти повинен приймати все нове, навіть якщо це порушує старий світогляд (тим не менш, можливо, все виявиться непридатним).
Це нормально, оскільки ми лише зараз перебуваємо у фазі, коли нові знання залишають університети і переливаються на населення. Сподіваюся зробити свою частину.
У теоретичній фізиці теорія дисипативних структур або нелінійної динаміки зараз є частиною стандартного курсового матеріалу в магістерському курсі.
Вже є перші програми, особливо в дослідженнях мозку. Наприклад, був розроблений пристрій, який визначає вироблення ентропії мозку і використовує його для обчислення стану свідомості, точніше, ніж міг зробити найкращий анестезіолог до цього часу.
Додаток: В принципі, Пригожин не спростовує класичну фізику, а навпаки, розширює її. Класична фізика працює лише в районі термодинамічної рівноваги і, отже, представляє лінійний граничний випадок у межах нелінійної динаміки.
Як тільки хтось обчислює поблизу термодинамічної рівноваги, природні закони, розширені часовою стрілкою, знову отримують свою стару форму. Це пояснюється тим, що термодинамічний час Пригогіна наближається до термодинамічної рівноваги до відомого космологічного часу Ейнштейна.