Синергетика и основные принципы самоорганизации систем.

Синерге́ тика междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем

«…Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы…»

Основные принципы:

Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные - эволюционирующие системы.

-Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней

-Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, т.е. — развития

-Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации или систему иного уровня

-Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы.

36. Ноосфера Вернадского и экология окружающей природной среды. Ноосфе́ ра — сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера», «биотехносфера») Ноосфера - это современная биосфера, частью которой является человечество. " Человечество, взятое в целом - писал Вернадский - становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом, становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера… [Человек] может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше". Эколо́ гия — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Современная экология — сложная, разветвлённая наука. Ч. Элтон использовал концепции трофической (пищевой цепи), пирамиды численности, динамики численности^[5].Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии: 1.Всё связано со всем2.Ничто не исчезает в никуда3.Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.4.Ничто не даётся даром (вольный перевод — в оригинале что-то вроде «Бесплатных обедов не бывает»)5.1)Сегодня, как никогда, актуальна проблема охраны окружающей среды. Если обратиться к истории природопользования, то это сравнительно новое понятие.2)Давно не является секретом тот факт, что человеческая деятельность оказывает непосредственное воздействие на состояние экологии окружающей среды, что в свою очередь негативно отражается на здоровье человека. Особенно это отражается на состоянии воды, воздуха, почвы.3)Еще с давних времен человек постоянно изменял внешнюю среду, облегчая свое существование. До определенного момента окружающая среда могла противостоять негативным последствиям вмешательства человека. К изменению ситуации привел дальнейший прогресс человечества. Бурное развитие промышленности, значительный рост населения Земли, появление мегаполисов привели к тому, что окружающая нас среда утратила способность к самостоятельному восстановлению. Сохранение таких тенденций и в дальнейшем, может создать угрозу существования самого человечества. Еще сравнительно недавно всем индустриально-развитым странам были характерны черные облака от дыма от развитой промышленности, вода, больше похожая на стоки, свалки и терриконы на месте когда-то плодородных земель. И, что самое главное, человечество это мало волновало – все его силы были направлены только на дальнейший прогресс.4)И только во второй половине 20 века, когда проблема экология окружающей среды приобрела глобальный характер, человечество заметило, что состояние настолько катастрофическое, что многие растительные и животные сообщества с трудом существуют в сложившейся экосистеме. Только тогда люди осознали, что угроза стоит не только над животными и растениями, но и над человечеством в целом.5)Нельзя сказать, что до этого момента природоохранными вопросами никто не занимался. Просто с осознанием угрозы человечеству изменилось отношение к данному вопросу, были поставлены другие акценты природоохранных мероприятий.

37. Корпускулярно-волновой дуализм и принцип дополнительности В 1924 г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Л. де Бройль выдвинул идею о волновых свойствах материи. В своей работе «Свет и материя» он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представления не только в соответствии с учением А. Эйнштейна в теории света, но также и в теории материи. Л. де Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с корпускулярными, присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам. Смелая мысль Л. де Бройля о всеобщем «дуализме» частицы и волны позволила построить теорию, с помощью которой можно было охватить свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира. Волны материи, которые первоначально представлялись как наглядно-реальные волновые процессы по типу волн акустики, приняли абстрактно-математический облик и получили благодаря немецкому физику М. Борну символическое значение как «волны вероятности». Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике стал всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств. Тот факт, что один и тот же объект проявляется и как частица и как волна, разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключенную в малом объеме или в конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания реальности являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления. Квантово-механическое описание микромира основывается на соотношении неопределенностей, установленном немецким физиком В. Гейзенбергом, и принципе дополнительности Н. Бора. С точки зрения классической механики, соотношение неопределенностей представляется абсурдом. Чтобы лучше оценить создавшееся положение, нужно иметь в виду, что мы, люди, живем в макромире и, в принципе, не можем построить наглядную модель, которая была бы адекватна микромиру. Соотношение неопределенностей есть выражение невозможности наблюдать микромир, не нарушая его. Любая попытка дать четкую картину микрофизических процессов должна опираться либо на корпускулярно, либо на волновое толкование. Фундаментальным принципом квантовой механики, наряду с соотношением неопределенностей, является принцип дополнительности, которому Н. Бор дал следующую формулировку «Понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего». С теоретической точки зрения, микрообъекты, для которых существенным является квант действия М. Планка, не могут, рассматриваться так же, как объекты макромира, ведь для них планковская константа h из-за ее малой величины не имеет, значения. В микромире корпускулярная и волновая картин сами по себе не являются достаточными, как в мире больших тел. Обе «картины» законны, и противоречие между ними снять нельзя. Поэтому корпускулярная и волновая картины должны дополнять одна другую, т. е. быть комплементарными. Только при учете, обоих аспектов можно получить общую картину микромира.

38.-20