Реферат: Диссипативные структуры - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Диссипативные структуры

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 175 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

2 КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВ ЕРСИТЕТ ЕСТЕСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ РЕФЕРАТ НА Т ЕМУ : “ Диссипативные структуры. ” ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГР . ИВТ -1-97 ШИЛОВ ПАВЕЛ БИШКЕК 2000 Согласование поведения осуществляется благодаря связи между подсистемами . Универсальным механизмо м св язи подсистем выступает поле - про странственно-временная неравномерность распределения управляющего параметра . Для опыта Бенара это будет поле распределения температурного град иента , поскольку оно в каждый момент опред еляет характер движения частиц . Такие структуры , образующиеся в неравновесной о бласти вследствие притока отрицательной энтропии и характеризующиеся кооперативным поведением подсистем , Пригожин назвал диссипативными (от франц . dissipation - расселение , растрата ). Изложив обе концепции , попытае м ся соотнести описа нные в них феномены. Различия в описаниях носят прежде всего методический характер . Диссипативн ые структуры описаны для всех уровней стр уктурной организации от субатомного (лазер ) до организменного (агрегация у амеб ). Этническая система - явление популяционного уровня . Понятно , что лабораторный эксперимент , применяемы й на объектах низких уровней организации , в этногенезе применен быть не может . Однак о методика этнологии остается естественнонаучной , поскольку вместо эксперимента применяе т ся метод эмпирического обобщения проверен ных наблюдений . В.И.Вернадский считал , что такой метод дает результаты по достоверности а налогичные наблюденному факту . Следовательно , мето дическая разница работ Л.Н.Гумилева и И.Пригожи на не принципиальна . Сходств о описан ных феноменов должно проявляться в тождестве поведения диссипативных структур и этническо й системы . Так как поведение диссипативных структур разных уровней аналогично , ограничимся сопоставлением поведения этнической системы и диссипативной структур ы организменног о уровня - агрегация амеб-слизевиков. Слизевики - одноклеточные организмы , но агр егируясь в колонию , ведут себя подобно мно гоклеточным . В первой фазе роста организм существует в виде отдельных амеб . Затем ро ст прекращается и во второй фазе не которые амебы начинают выделять в сре ду особой вещество - цАМФ . Выделение ими по рций цАМФ создает градиент его концентрации , причем другие амебы сначала мигрируют по д действием градиента к "центрам ", а затем и сами начинают испускать сигналы цАМФ к перифе р ии . Испускание коллективны х сигналов позволяет каждому "центру " контроли ровать порядка 10 амеб , так что колония веде т себя как единый организм . В конце вт орой фазы колония мигрирует до тех пор , пока не обнаружит участок среды , пригодный для образования пл о дового тела . Если такой участок найден , колония дифферен цируется . Третья фаза развития колонии слизев иков - образование плодового теле , когда в результате дифференциации образуется стебель , нес ущий мириады спор . Приведенное описание позво ляет перенести пр о екцию на истори ческий материал . Если взять в качестве мат ериала этногенез античного мира (суперэтноса толчка VIII в . до н . э .), то можно проследить аналогичные фазы в эволюции поведения . В первой фазе - пассионарном подъеме , пришедшемс я на VIII-VII вв . до н . э ., античный мир существовал в виде отдельных полисов . Подчинение в эту эпоху считалось эквивален том рабства , поэтому никаких попыток консолид ации не возникало. Вторая фаза - акматическая - падает в ан тичном мире на V-III вв . до н . э . В эту эпоху пассио нарность суперэтноса была максимальна и начался процесс консолидации вокруг наиболее пассионарных центров суперэтно са . В качестве таковых поочередно выступали Афины , Спарта , Фивы и , наконец , дикая Мак едония . Это эпоха союзов , нашедшая свое ок ончательное в ы ражение в империи А лександра Великого , К концу этой фазы , еще при жизни Александра , проявляет себя тенд енция к миграции пассионарности из старых центров к новым , расположенным на периферии античного мира - Александрии , Антиохии и д ругим . После смерти Алек с андра его империя дифференцируется на отдельные царств а диадохов. Третья и четвертая фазы - надлом и инерция - связаны с падением пассионарности си стемы . Этот спад в течение II в . до н . э . - II в . вывел на первое место Рим , ле жащий на окраине этноландшафтн ого ареала суперэтноса . Именно в инерционной фазе эт ногенеза создалась античная цивилизация - Pax Romana - как результат этногенеза Античного мира. Такое же сходство с поведением этноса легко отметить и для диссипативных струк тур всех других уровней органи зации . Т ак , аналогии с лазером позволяют смотреть на этногенез как на эффект усиления живог о вещества биосферы при помощи космического излучения , что косвенно подтверждает высказа нную Гумилевым гипотезу происхождения пассионарн ых толчков . Такое же сходств о с поведением этноса легко отметить и для диссипативных структур всех других уровней организации . Так , аналогии с лазером позволяют смотреть на этногенез как на эффект усиления живого вещества биосферы при помощи космическ ого излучения , что косвенно подт в е рждает высказанную Гумилевым гипотезу происхожде ния пассионарных толчков. Эти аналогии - свидетельство единой природы этногенеза и диссипативных структур . Действительно , у этносов есть все основные признаки и свойства последних . Равновесным состоянием этн осов является этноландшафтный гомеостаз , а условия равновесия в разных этносах также приводят к одинаковым макроскопическим результатам . И менно поэтому этносы , находящиеся в гомеостаз е , имеют схожие стереотипы поведения (индейцы Северной Америки , горцы Ти б ета , палеоазиаты Сибири и Дальнего Востока ). Пот оком отрицательной энтропии (энергии ) выступает пассионарность , хотя ее поступление в этнос опосредовано космическим излучением , мутацией генофонда и воспроизведением пассионарного при знака в потомстве . След о вательно , управляющим параметром в этногенезе надо счит ать уровень пассионарного напряжения в систем е (разность уровней пассионарности в данный момент времени и в гомеостазе ). Принцип связи подсистем в этносе (комплиментарность ) т акже базируется на феноме н е поля , порожденного управляющим параметром (пассионарно стью ). Поэтому самоорганизация в этносфере - это образование этнических разных рангов (субэтн осов , этносов и суперэтносов ). Она также св язана с достижением критических управляющих п араметров (определ е нных значений уров ня пассионарного напряжения ), так как образова ние субэтносов , этносов и суперэтносов статис тически совпадает с определенными временными интервалами в процессе этногенеза . Подобным о бразом основу самоорганизации в этносах соста вляет согла с ованное (кооперативное ) по ведение , манифестирующееся через общность этничес кого стереотипа поведения . Таким образом , в этнической истории находит блестящее подтвержд ение высказывание основоположника синергетики Г.Х акена : "Кооперация многих подсистем какой- л ибо одной системы одним и тем же прин ципам , независимо от природы подсистем ". Количе ство приведенных примеров можно увеличить до двух -трех десятков , охватив или изменени е отношения системы ко времени и ее р еакцию на внешние физические поля , механизмы фа з ового перехода и соотношение между детерминизмом и случайностью , характер истики отдельных фаз и роль флуктуаций . Од нако все эти примеры носят все же час тный характер . Гораздо более существенно един ство функций этнической системы и диссипативн ой структуры. И та и другая порождаются необратимыми процессами , односторонне направленн ыми во времени (для этногенеза эту роль играет "историческое время " - процесс уравнения пассионарных потенциалов ). И та и другая представляют собой форму адаптации к услов иям внешне й среды , и та и другая отражают глобальную ситуацию в этой среде : их размеры как системы во времени и пространстве на порядок и более превышаю т размеры составляющих их элементов. С учетом всего вышесказанного правомерно рассматривать этническую систему как д иссипативную структуру популяционного уровня . Так ой вывод , выражающий контаминацию изложенных подходов Пригожина и Гумилева , обещает перспе ктивы для дальнейших исследований в обоих направлениях . Теория этногенеза обогатится форм ально-математическими опи с аниями поведени я диссипативных структур , результатами лабораторн ых экспериментов . Теория диссипативных структур получит возможность изучения долго идущего (1200-15000 лет ) процесса самоорганизации , имеющего абсо лютные хронологические датировки . В любом сл у чае отмеченная контаминация даст возможность при нехватке материала методологич еского или фактического обращаться за аналоги ями к объектам других уровней организации , где данные проблемы освещены полнее и четче. А теперь мы можем вернуться к пос тавленному вначале вопросу о проблеме "е диной географии ". В свете вышеизложенного диск уссия о границе социального и природного в географических науках представляется несколько надуманной . Ведь свойство самоорганизации ст руктур - атрибут природных процессов . Процессы техногенеза сами по себе не о бладают такой способностью , поскольку в техни ческих устройствах лишь используются , подобно природным ресурсам , и природные процессы само организации . Они-то и обеспечивают работу техн ических устройств благодаря внешним (констру к тивным ) ограничениям , закладываемым ч еловеком при разработке машины или прибора . И хотя "демаркационная линия " между самоорг анизующимися системами и техническими устройства ми не может быть проведена вполне однозна чно ", применительно к географии еще раз по д тверждается правота С.В.Калесника , ука завшего на качественное отличие природных и социальных процессов в географической среде , что отнюдь не отрицает необходимости инт еграции в географических науках. Диссипативные структуры являются результатом развития со бственных внутренних неустойч ивостей в системе . Процессы самоорганизации в озможны при обмене энергией и массой с окружающей средой , т . е . при поддержании состояния текущего равновесия , когда потери н а диссипацию компенсируются извне . Эти процес сы описываю т ся нелинейными уравнениям и для макроскопических функций . Возникновение макроскопических структур обус ловлено рождением , под действием крупномасштабных флуктуаций , коллективных типов движения (мод ), их конкуренцией , подавлением одних и раз витием тех , котор ые наиболее приспособляе мы к данным условиям . Сходство процессов в озникновения диссипативных структур с фазовыми переходами в равновесных системах дало осн ование называть их неравновесными (кинетическими ) фазовыми переходами . Формальная общность кин етичес к их и равновесных фазовых п ереходов заключается в кооперативном характере процесса , обусловленном тем , что в системе , обладающей бесконечным числом степеней своб оды , находится одна или несколько таких , и зменение которых подчиняет себе изменение ост альных . Таким образом , в отличие от неравновес ной статистической физики замкнутых систем , г де анализируются процессы релаксации , приближение к равновесному состоянию , синергетика (термод инамика открытых систем ) рассматривает обратный процесс создания и эволюции в с е усложняющихся диссипативных структур , когда системы стремятся к менее вероятному состоян ию , эволюционируют с уменьшением энтропии . Так как в процессе усложнения требуется все большее число параметров для их описания , то структуры приобретают индивидуаль н ость , неповторимость . В обратном процессе возвращения к положению термодинамического р авновесия поведение различных систем становится схожим и , в конце концов , единственным параметром , определяющим функции распределения , становится температура . Диссипатив ные структуры можно раздели ть на временные , пространственные и пространс твенно-временные . Примерами временных структур явл яются периодические , колебательные и волновые процессы . Типичными примерами пространственных ст руктур являются : переход ламинарного т е чения в турбулентное , переход диффузионно го механизма передачи тепла в конвективный . Характерные примеры : турбулентность , ячейки Бен ара и сверхрешетка пор . Развитие турбулентности начинается при до стижении числом Рейнольдса критического значения . Ламинарн ое течение становится неустойчи вым , возникают стационарные колебания скорости движения , затем более сложное движение до , все увеличивающимся числом характерных частот . Это чрезвычайно сложное квазипериодическое движение иногда называют динамическим хаосом. Однако понятие хаоса в этом случае не имеет ничего общего с хаотическим тепловым движением молекул в равновесном состоянии . Турбулентное дв ижение является макроскопическим , обусловле нн ым большим числом возникших корреляций . Число степеней свободы , необходимых для его опи сания , по некоторым оценкам достигает 10 9 . Возникшие м акроскопические связи увеличивают внутреннюю упо рядоченность системы , что проявляется в возни кновении интерференц ионных пятен в светов ой волне , прошедшей через турбулентность . Важн ость анализа турбулентности следует из того , что большая часть Вселенной заполнена ве ществом , находящимся в турбулентном движении . Ячейки Бенара представляют собой структур ы , напоминающие пчелиные соты , которые во зникают в вязкой жидкости , подогреваемой сниз у , после того , как градиент температуры пр евышает некоторое критическое значение . Весь слой жидкости распадается на одинаковые верти кальные шестигранные призмы с определенным со отношени е м между высотой и сторон ой . В центральной области призмы жидкость поднимается , а вблизи вертикальных граней опу скается . В приповерхностном слое жидкость рас текается от центра к краям , а в придон ном - от границ призм к центру . При так ом типе согласованного движения поток энтропии из системы максимален . Грандиозная структура подобных ячеек имеется на Солн це . Она образует конвективную зону сферическо й формы толщиной 10 5 км . Именно эта зона обеспе чивает перенос на поверхность Солнца энергии , высвобождающейся за счет термоядерных реакций в его недрах . При непрерывном облучении металлов потоко м частиц высокой энергии ионы выбиваются из узлов кристаллической решетки . Возникающие вакансии объединяются , образуя частички пустоты - поры . Обычно пространственное распре делени е вакансионных пор случайно и близко к равномерному . Однако при определенных условиях может образовываться решеточное распределение пор , симметрия и кристаллографические оси к оторого являются такими же как и у ре шетки основного кристалла . Впервые ре ш етку вакансионных пор (ее также называ ют сверхрешеткой ) наблюдал в 1971 году Д.Эванс в чистом молибдене , облучаемом при 870 С и онами азота с энергией - 2 МэВ . Примерами пространственно-временных структур являются режим генерации лазера и колебательн ые хим ические реакции . Возникновение коге рентного излучения в лазере происходит при достижении мощности накачки (подводимой энергии ) порогового значения . Атомы или молекулы рабочего тела лазера , излучавшие до этого независимо друг от друга , начинают испускать с в ет согласованно , в одной фа зе . Фазовый переход в физике означает ска чкообразное изменение физических свойств при непрерывном изменении внешних параметров . Неравно весный фазовый переход определяется флуктуациями . Они нарастают , увеличивают свой масштаб до макроскопических значений . Возникает неус тойчивость и система переходит в упорядоченно е состояние . Неравновесные фазовые переходы р азличной природы имеют общие характеристики . Прежде всего , упорядочение связано с понижени ем симметрии , что обусловлено появ л ением ограничений из-за дополнительных св язей (корреляций ) между элементами системы . Л . Д . Ландау в 1937 г . предложил общую трактов ку фазовых переходов 2-го рода как изменен ие симметрии . В точке перехода симметрия м еняется скачком . Также общим свойством к и нетических фазовых переходов являетс я наличие фундаментальной макроскопической перем енной , позволяющей дать единое описание проце сса упорядочения - параметра порядка . По своему физическому смыслу параметр порядка - это корреляционная функция , определяющая степе нь дальнего порядка в системе . Синергетика выявила общность закономерностей развития объектов разного уровня организации . Разительное сходство уравнений , описывающих процессы в самых различных областях знаний позволяет говорить о структурном изоморфи зме процессов самоорганизации любых систе м . Для конкретных случаев меняются лишь па раметры и значение входящих переменных . В химии , например , переменными являются концентрации реагирующих веществ . В биологии - численность организмов или биомасса , мембранн ы й потенциал и т.д . Примером временной структуры в биологии является процесс “хищник - жертва” . Периодические колебания численности популя ции зайцев и питающихся ими рысей , прослеж енные компанией по заготовке пушнины “Хадсон-Бей” в течение 90 лет описываются уравнением Лотки -Вольтерра . Это же уравнение описывает незатух ающие концентрационные колебания в химических системах . С точки зрения неравновесной терм одинамики , процесс Лотки - Вольтерра интересен тем , что описывает систему как бы бесконеч но удаленную о т состояния равновеси я , но еще не перешедшую в неустойчивое состояние . Деятельность организмов немыслим а без автоволновых процессов, являющихся пространственно - временными структурами . Хорошо известно “чувство времени” у многих биологических объектов , начиная от простейших и кончая высокорга низованными . Разгадка “биологи ческих часов” лежит в пе риодических автоволновых процессах . Гов орят , что природа не терпит пустоты , но любит ритм и цикличность . Ярким примером последовательности бифуркаций и кинетических фазовых переходов является морфогене з . Причем здес ь наглядно проявляется самое глубокое , простр анственное свойство этих переходов - скачкообразно е изменение симметрии системы . Морфогенез - это возникновение тканей , органов и всей ст руктуры организма в процессе его эмбр ионального развития . Исходная яйцеклетка в пе рвом приближении имеет форму шара . Эта сим метрия сохраняется на стадии бластулы , когда клетки , возникающие в результате деления еще не дифференцированны . Далее сферическая с и мметрия нарушается и сохраняется лишь аксиальная симметрия . На стадии гастру лы нарушается и эта симметрия - образуется сагитальная плоскость , отделяющая брюшную полость от спинной . Усложнение системы сопровождаетс я понижением ее симметрии . Справедливо выр а жение “порядок есть нарушение симметрии” . Хаос в высшей степени симметричен : любая его точка подобна любой другой и все направления равноправны . Появление структуры сраз у снижает симметрию . Нарушения симметрии в ходе развития з ародыша возникают спонтанно в результате неустойчивости симметричного состояния . Именно в это время малые изменения управляющих п араметров (в данном случае химического состав а окружающей среды ) очень эффективно действую т на систему (зародыш ). Появление в организ ме матери биологическ и активного ве щества может привести к аномалии в развит ии плода . Известным примером является запреще ние талидомида , применявшегося как снотворное . У некоторой части принимавших его женщин рождались дети с многочисленными уродствами . Прием лекарства у них с о впадал с моментом раскрытия неустойчивости в разв итии плода . При дальнейшем развитии организма происхо дит формирование структуры личности . Внешними факторами , приводящими к раскрытию неустойчивости в данном случае являются межличностные в заимодействия . В психологии известны многочи сленные примеры неадекватной реакции подростков на незначительные события . Насмешка , просто неосторожное слово взрослых или сверстников иногда приводит к катастрофическим последствия м - уходу из дома , суициду . Каждый из чи тателе й может вспомнить в своем прошлом моменты , когда какой-либо пустяк вывод ил его из равновесия (пользуясь терминологией синергетики - из состояния текущего равновеси я ). Вернадский рассматривал жизнь на Земле как процесс имеющий космический источник э нергии - Солнце . Причем основную роль в использовании солнечной энергии играют фотос интезирующие организмы. Теория диссипативных структур вы являет более глубокую роль раститель ного покрова - обеспечение термодинамических услов ий существования жизни на планет е . Земной шар вместе с живой и неживой природой является открытой , неравновесной системой . От Солнца поступае т поток энергии в виде излучения . Существование на Земле упор ядоченной структуры в виде биосферы возможно лишь при отводе в космическое пространст во большего количества энтропии , чем приходит с солнечным излучением и вырабатывается в биосфере в результате диссипативных процессов . Можно сказать , что самоорганизация поддерживается за счет поглощения отрицатель ной энтропии . По предложению Бриллюэна отрица тельную энтропию стали называть негэнтропией . Негэнтропийный рацион Земли составляет , по оц енке Ребане , 10 22 кал *град -1 в год . Поглощая солнеч ное излучение растительный покров понижает эф фективную температуру уходящего излучения , увелич ивая поток отводимой энтропии . Это уве личивает энтропию Вселенной , но обеспечивает поддержание стационарного состояния на Земле . В этом проявляется общее свойство жизни как упорядоченной подсистемы - она ускоряет ро ст энтропии системы в целом , но создает у порядоченность локально . Постоянство негэнтропийного рациона Земли лежит , по-видимому , в основе закона Вернадского о сохранении биомассы на Земле . Современный взгляд на динамическую систем у Земля - Солнце выявил значение солнечной активности . Возникающие флуктуации электромагни тного и корпускулярного излучений Солнца не превышают 10 -3 от его общего потока , поэтому влияние солнечной активности на процессы , происходящие на Земле , раньше полностью отр ицалось из-за энергетической малости . Однако с ейчас установ лено это влияние на самы е разнообразные процессы в магнитосфере , верх нем и нижнем слоях атмосферы , гидро - и литосфере Земли . Воздействие происходит из-за сильной неравновесности ряда процессов в косм ическом пространстве , земной атмосфере и на самой Земле. Неравновесность же хара ктеризуется наличием неустойчивостей . Солнечная а ктивность выступает как спусковой крючок , при водящий к раскрытию этих неустойчивостей . В настоящее время синергетические методы начинают находить применение в гуманитарных науках - эк ономике , социологии , психологии , лингвистике и т.д . В качестве конкретного социологического примера можно привести разр аботку Хакеном стохастической модели формировани я общественного мнения , в которой содержится резкий переход между различными состояниями. Появляются попытки синергетического осмыслени я искусства .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Идет бычок, качается.
А лучше б книжки читал.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Диссипативные структуры", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru