СТРУКТУРНОСТЬ И СИСТЕМНОСТЬ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА План 1

СТРУКТУРНОСТЬ И СИСТЕМНОСТЬ МАТЕРИАЛЬНОГО МИРА

План 1. Материя как физическая реальность. 2. Эволюция представлений о материи. 3. Иерархичность структуры Вселенной. 4. Взаимодействия - основа всего существующего в мире. 5. Пространство и время. 6. Порядок и беспорядок. Хаос. 7. Синергетика как наука о процессе самоорганизации систем. 8. Кибернетика как наука об управлении.

1. Материя как физическая реальность Главным вопросом как философии так и естествознания является проблема материи. Слово «материя» многозначно. Материя как философская категория трактуется как объективная реальность (гносеологический аспект). Материя как научная категория, это то понятие с помощью которого исследуются конкретные формы, состояния, свойства, основные характеристики предметов, явлений, процессов природы (онтологический аспект). Знания о материи опираются на данные физики, химии, биологии и других естественных наук.

МАТЕРИЯ ОСНОВНЫЕ ВИДЫ МАТЕРИИ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИИ СПОСОБ СУЩЕСТВОВАНИЯ МАТЕРИИ 1. Вещество 2. Физическое поле 3. Физический вакуум 4. Тёмная материя объективность, всеобщность, неуничтожае- мость, неисчерпаемость и т. п. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ МАТЕРИИ ДВИЖЕНИЕ ПРОРОСТРАНСТВО И и его основные ВРЕМЯ формы: механическое, физическое, химическое, биологическое, социальное

Виды материи • Вещество - это основной вид материи, обладающей массой покоя. Вещество - качественная сущность материи, это то, из чего состоит физическое тело. • Физическое поле - это особая форма материи, система с бесконечным числом степеней свободы, обеспечивает физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. • Физический вакуум (от лат. vacuum - пустота) - это состояние с наименьшей энергией при отсутствии вещества.

Тело как физическое понятие – это материя, вещество заполняющее определённую часть в пространстве. Телами называют все объекты которые нас окружают. Вещество образует микротела, (элементарные частицы и античастицы, атомные ядра и атомы молекулы и плазму); макротела (газообразные, твёрдые и жидкие тела); мегатела (планеты, звёзды) и системы мегател (галактики и Метагалактика).

Виды физических полей Источниками физических полей являются частицы - кванты. Квант - минимальная порция, которой измеряется испускание или поглощение волн. 1. Гравитационное поле (кванты - гравитоны). 2. Электромагнитное поле (кванты - фотоны). 3. Ядерное поле (кванты - мезоны). 4. Электронно-позитронное поле (кванты - электроны, позитроны).

Вещество и поле различаются • 1) по массе покоя; • 2) по закономерностям движения; • 3) по степени проницаемости; • 4) по степени концентрации массы и энергии; • 5) как корпускулярная и волновая сущности.

2. Эволюция представлений о материи Концепции о строении материи 1. Концепция созерцательного материализма: материя есть конкретное вещество, например, вода (Фалес), воздух (Анаксимен), огонь (Гераклит) и др. 2. Концепция атомистического материализма: материя состоит из атомов и пустоты. Демокрит ввёл понятия атом и положил начало учения о дискретности (от лат. discretus-разделённый, прерывистый), т. е. о прерывистости материи. 3. Концепция дискретного корпускулярного строения материи: материя есть субстанция, состоящая из отдельных частиц - атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы (от лат. corpusculum - частица) (И. Ньютон).

4. Концепция континуального (непрерывного) строения материи: материя существует в двух видах – вещество и поле. Они строго разделены и их превращение друг в друга невозможно. Главным является поле, а значит основным свойством материи является непрерывность в противовес дискретности. Представление о континууме (от лат. continuum - непрерывность) появилось ещё в античные времена и связано с именем Аристотеля. Аристотель предполагал (в отличие от Демокрита) что вещество делится на более мелкие частицы и нет предела его делимости. По существу, это гипотеза означает непрерывность, т. е. континуальность вещества. 5. Концепция корпускулярно-волнового дуализма: материя как физическая реальность едина и нет пропасти между веществом и полем. Поле, подобно веществу, обладает корпускулярными свойствами, а частицы вещества, подобно полю, волновыми, т. е. каждый элемент материи обладает свойствами волны и частицы. Эта концепция появилась в 20 веке после открытий в квантовой механике М. Планка, В. Гейзенберга, Э. Шредингера, Н. Бора и других физиков.

3. Структурность и системность материи. Иерархичность структуры Вселенной Структура (от лат. structura - строение, порядок) – это строение и внутренняя форма организации системы, выступающая как совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т. е. сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях. Система (от греч. systema - целое, составленное из частей, это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определённую целостность, единство. соединение) - Под «элементом системы» понимают объект или совокупность объектов (иногда разнородных), выполняющих одну функцию. Главное, что определяет систему, - это взаимосвязь и взаимодействие элементов в рамках целого.

ТИПЫ СИСТЕМ 1) по характеру организации системы делятся на простые и сложные; 2) по характеру обмена со средой - замкнутые, закрытые (обмениваются только энергией) и открытые системы (обмениваются с другими энергией и веществом; например, живые системы); 3) по отношению динамические; к движению статические и - 4) по уровню развития - низшие и высшие; 5) по характеру происхождения искусственные, смешанные; 6) по направлению регрессивные и др. развития - - естественные, прогрессивные и

СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МИРОЗДАНИЯ МЕГАМИР МАКРОМИР МИКРОМИР Мир больших Мир макрообъектов, Мир космических размерность которых микрообъектов. масштабов и соотносима с Мир предельно скоростей. масштабами жизни малых масштабов. Пространство на Земле. Пространственные измеряется в Пространство характеристики астрономических измеряется исчисляются единицах, в мм, см и км; от 10 – 8 до 10 -16 см, а время – световых годах и время - в секундах, парсеках; минутах, часах и от бесконечности годах до 10 -24 сек. время - в миллионах и миллиардах лет

Структурные уровни организации материи НЕОРГАНИЧЕСКОМ СОЦИАЛЬНОМ МИРЕ - индивид (человек); - элементарные частицы; - макромолекулы; - ядра атомов; - атомы; - молекулы; - физические поля; - физический вакуум; - макроскопические тела (кристаллы, жидкости, газы, плазма); - планеты и планетные системы; - звёзды и звёздные системы (галактики); - Метагалактика - органоиды; - клетки; - ткани; - органы; - системы органов; - организмы; - популяции; - виды; - биоценозы; - биогеоценозы (экосистемы); - биосфера - семья; - род; - племя; - этнос; - нация; - государство (цивилизация); -человечество в целом (общество); - ноосфера.

Окружающий мир представляет собой сложную иерархию природных и социальных систем, которые составляют разные структурные уровни мироздания. В иерархии Вселенной каждый объект является системой, состоящей из элементов, и в то же время он сам является элементом системы более высокого ранга. Исключением является система самого высокого ранга - Вселенная, которая не может быть элементом системы ещё более высокого ранга, поскольку такой по определению не существует.

МИКРОМИР СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ВЕЩЕСТВА В МИКРОМИРЕ 1. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ МОЛЕКУЛА – единая квантово-механическая система, объединяющая атомы. 2. АТОМНЫЙ УРОВЕНЬ АТОМ – структурный элемент микромира, состоящий из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. 3. НУКЛОННЫЙ УРОВЕНЬ НУКЛОН – общее название протона и нейтрона, являющихся составными частями атомных ядер. 4. КВАРКОВЫЙ УРОВЕНЬ КВАРК – гипотетически элементарные частицы с дробными зарядами. Кварки могут соединяться друг с другом – парами

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ МИКРОМИРА 1897 г. Джозеф Д. Томсон открыл первую элементарную частицу - электрон. 1900 г. Макс Планк выдвинул идею о кванте – элементарной частице – носителе свойств какого-либо физического поля. 1905 г. А. Эйнштейн высказал постулат , что электромагнитное излучение имеет квантовый характер (фотоны). 1919 г. Эрнест Резерфорд открыл протон и предсказал существование нейтрона. 1924 г. Луи де Бройль предложил концепцию корпускулярноволнового дуализма. 1931 г. Вольфган Паули предсказал нейтрино, который в 1959 г обнаружили Фредерик Райнес и Клайд Л. Коуэн. 1932 г. Джеймс Чедвик открыл нейтрон – нейтральную элементарную частицу. 1936 г. открыт позитрон – первая античастица, во всём подобная электрону, но с положительным зарядом.

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ МИКРОМИРА

Гипотеза о том , что материя состоит из неделимых атомов, движущихся в пустоте была выдвинута ещё в V веке до н. э. Левкиппом и Демокритом. До 1897 года атом считался неделимым твёрдым сгустком вещества, пока Джозеф Томсон не открыл ЭЛЕКТРОН.

1897 г. Джозеф Д. Томсон открыл первую элементарную частицу - электрон. Джозеф Джон ТОМСОН (1856 -1940) английский физик, член Лондонского королевского общества с 1884 и его президент, автор исследований электрических токов в разреженных газах и катодных лучей, объяснивший непрерывность спектра рентгеновских лучей, выдвинувший идею о существовании изотопов и получивший ее экспериментальное подтверждение, создатель одной из первых моделей атома, лауреат Нобелевской премии (1906).

До середины 19 века в университетах не существовало исследовательских лабораторий и профессора, проводившие опыты, делали это у себя дома. Первая физическая лаборатория была открыта в Кембридже в 1874 г. , которой присвоили имя английского учёного Генри Кавендиша. Ее возглавил Джеймс Максвелл, а после лорд Рэлей, который уходя в отставку в 1884 г. рекомендовал на пост директора Джозефа Томсона. И тогда неожиданно для многих Томсон, двадцативосьмилетний математик, только начинавший экспериментальные исследования, был избран кавендишевским профессором и директором лаборатории. Он превратил её в крупный центр мировой физики, в международную школу физиков. Здесь начинали свой научный путь многие великие учёные, лауреаты Нобелевских премий (Э. Резерфорд, Н. Бор и др. ).

Внимание многих физиков в то время привлекали проблемы электричества и магнетизма. Томсона увлек вопрос о носителях зарядов. Он начал с исследования токов в разреженных газах и обнаружил, что проводимость газов увеличивается под воздействием рентгеновских лучей. Важные результаты были получены им при исследовании катодных лучей. т. е. потоков, исходящих из катодов (отрицательных электродов) разрядных трубок. Проведя опыты он высказал гипотезу, что в катодных лучах электрические заряды переносятся частицами, «корпускалами» , размеры и масса которых во много раз меньше размеров атома водорода. Эти корпускулы и были названы ЭЛЕКТРОНАМИ.

«После длительного обсуждения экспериментов – пишет в своих воспоминаниях Д. Томсон, - оказалось, что мне не избежать следующих заключений: 1. Что атом не неделим, так как из них могут быть вырваны отрицательно заряженные частицы под действием электрических сил, удара быстро движущихся частиц, ультрафиолетового света или тепла. 2. Что эти частицы все одинаковой массы, несут одинаковый заряд отрицательного электричества, от какого бы рода атомов они ни происходили, и являются компонентами всех атомов. 3. Масса этих частиц меньше, чем одна тысячная массы атомов водорода. Я вначале назвал эти частицы корпускулами, но они теперь называются более подходящим именем «ЭЛЕКТРОН» .

1900 г. Макс Планк выдвинул идею о кванте – элементарной частице – носителе свойств какого-либо физического поля. Макс ПЛАНК (1858 -1947) немецкий физик-теоретик, автор гипотезы квантов, один из основателей квантовой теории.

Макс Планк Выбирая профессию М. Планк не сразу избрал физику. Его привлекала и классическая филология, и музыка, незаурядные способности к которой он проявлял еще в детстве, выучившись играть на фортепиано и органе. И хотя физика одержала верх, музыка всегда оставалась на видном месте в жизни Планка. Первые работы Планка относятся к термодинамике, которая в дальнейшем и составила главное направление его научных исследований.

В 1896 году Планк заинтересовался термодинамикой излучения абсолютно чёрного тела. Разработал теорию этого излучения, а в 1900 году доказал, что лучеиспускание или поглощение происходит скачкообразно, порциями, которые были названы КВАНТАМИ. Он ввёл универсальную постоянную излучения, названную им квантом действия (h - Планка постоянная). 14 декабря 1900 года Планк доложил Берлинскому физическому обществу о своей гипотезе и новой формуле излучения E = hν. Эта дата ознаменовала рождение квантовой теории, совершившей революцию в физике. Классическая физика в противоположность современной физике ныне именуется «физика до Планка» .

Вот как описывал Планк сомнения, мучившие его: «…или квант действия был фиктивной величиной – тогда весь вывод закона излучения был принципиально иллюзорным и представлял собой просто лишённую содержания игру в формулы, или при выводе этого закона в основу была положена правильная физическая мысль – тогда квант действия должен играть в физике фундаментальную роль, тогда появление его возвещало нечто совершенно новое, дотоле неслыханное, что, казалось, требовало преобразования самих основ нашего физического мышления…» Позиции квантовой теории укрепились в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн воспользовался понятием фотона – кванта электромагнитного излечения.

1905 г. А. Эйнштейн высказал постулат , что электромагнитное излучение имеет квантовый характер (фотоны). Альберт ЭЙНШТЕЙН (14 марта 1879, Ульм, Германия – 18 апреля 1955, Принстон, США), физик-теоретик, один из основателей современной физики, создатель теории относительности, автор основополагающих трудов по квантовой теории и статистической физике.

В 1905 вышла работа Эйнштейна - "Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света". За пять лет до этого М. Планк показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами, находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной энергии. Эйнштейн выдвинул предположение, что и поглощение света происходит теми же порциями и что вообще "однородный свет состоит из зерен энергии (световых квантов), . . . несущихся в пустом пространстве со скоростью света". Эта революционная идея позволила Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта. Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других явлений, например, флуоресценции, фотоионизации, загадочных вариаций удельной теплоемкости твердых тел, которые не могла описать классическая теория. Работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории света, были удостоены в 1921 Нобелевской премии.

1919 г. Эрнест Резерфорд открыл протон и предсказал существование нейтрона. Эрнест Резерфорд (1871 -1937) – английский физик, родился в Новой Зеландии в семье фермера. Окончив с отличием Новозеландский университет, был приглашён в Кавендишскую лабораторию, где работал под руководством Дж. Томсона. Изучал явление радиоактивного излучения, открытое в 1896 году Беккерелем. В 1911 г. он предложил планетарную модель атома.

Модели атома 1. Модель «пудинг с изюмом» (Джозеф Томсон) «Пудинг» сам атом, «изюм» - электроны. 2. Планетарная модель (Э. Резерфорд, 1911). В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого отрицательно заряженные электроны. вращаются 3. Квантовая модель (Н. Бор, 1913). 4. Протонно-нейтронная модель (В. Гейзенберг, 1932) и другие модели.

1924 г. Луи де Бройль предложил концепцию корпускулярно-волнового дуализма. Луи де БРОЙЛЬ (полное имя Луи Виктор Пьер Раймон) (1892 - 1987), герцог, французский физик-теоретик, один из создателей волновой механики, член Парижской академии наук (1933), ее непременный секретарь (194275), лауреат Нобелевской премии (1929), член многих зарубежных академий и научных обществ, иностранный член АН СССР (1958).

Занимаясь исследованием рентгеновских лучей, Луи де Бройль все больше стал склоняться к мысли, что « …нужно найти общее синтезирующее понятие, которое позволило бы объединить точку зрения волновой теории с точкой зрения корпускулярной» . В трех докладах, представленных Парижской академии наук, де Бройль изложил то, что теперь называют идеей корпускулярно-волнового дуализма. Согласно этой идее, и корпускулярные, и волновые черты присущи всем видам материи без исключения.

Элементарные частицы – это мельчайшие частицы (микрочастицы) физической матери. Известно около 400. Свойства элементарных частиц 1. Элементарная частица одновременно и частица, и волна. 2. Элементарные частицы имеют свои античастицы. Исключение – фотон и 2 мезона. 3. При столкновении частиц с античастицами происходит процесс – аннигиляции – процесс превращения в другие частица. Например, при столкновении электрона с позитроном образуется фотон.

Античастицы – двойники-частицы, отличающиеся от частиц знаками электрического заряда и магнитным моментом.

Общие характеристики элементарных частиц • масса покоя; • электрический заряд; • спин S (от англ. spin – вращение) – собственный механический момент количества движения микрочастицы, имеющий квантовую природу; • время жизни.

Классификации элементарных частиц 1. 2. 3. 4. 5. По массе покоя. По электрическому заряду. По спину. Время жизни. Участие во взаимодействии.

Классификация элементарных частиц по массе покоя • лёгкие – это лептоны (например, электрон, нейтрино); • средние – это мезоны (их масса от 1 до 1000 масс электрона); • тяжёлые – это барионы (например, протон, нейтрон, гиперон и др. ); • нулевая масса – фотон.

Классификация элементарных частиц по электрическому заряду • отрицательно заряженные; • положительно заряженные; • нейтральные; • дробный электрический заряд (кварки).

Классификация элементарных частиц по спину • Бозоны (целый спин- 0, 1, 2). Например, у фотона спин 1; у гравитона 2, у мезона 0. • Фермионы (дробный спин ½ ) Например, электрон, протон, нейтрон имеют спин ½.

Классификация элементарных частиц по времени жизни • стабильные (электрон, протон, фотон, нейтрино); • нестабильные (резонансы).

Классификация элементарных частиц по участию во взаимодействии • Адроны –сильное взаимодействие (например, нейтрон, протон, кварки, антикварки и др. ). Адроны в свою очередь делятся на 2 класса: класс барионов (тяжёлые) и класс мезонов (средние). • Лептоны – слабое взаимодействие (например, электрон, нейтрино, позитрон и др. ). • Частица-переносчики взаимодействий.

Фундаментальные частицы • Лептоны • Кварки • Кванты полей

НЕЙТРИНО - элементарная частица, не имеющая и ни заряда, ни массы. В 1930 году швейцарский физик Вольфган Паули предсказал существование нейтрино, пытаясь объяснить закон сохранения энергии при бетараспаде. Своему другу астроному В. Бааде В. Пауле признался: «Сегодня я сделал нечто кошмарное. Физику непозволительно так поступать ни в коем случае. Я выдумал частицу, которую никогда нельзя будет обнаружить экспериментально» . Итальянский физик Энрико Ферми ввёл в науку понятие» нейтрино» ( «маленький нейтрон» ). В 1959 г. амер. физики Фредерик Рейнес и Клайд Л. Коуэн во время эксперимента на реакторе ядерного комплекса сумели зарегистрировать одну из разновидностей нейтрино.

4. Взаимодействия – основа всего существующего в мире Под взаимодействием понимается развёртывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путём обмена материей и движением.

Проблема взаимодействия материальных объектов Концепция дальнодействия – Концепция близкодействия – передача действия без физической среды. передача действия от точки к точки. Под дальнодействием понимается представление, согласно которому действие тел друг на друга передаётся мгновенно через пустоту на любое расстояние без какихлибо посредствующих звеньев с какой угодно скоростью. Эта концепция была разработана И. Ньютоном. Принцип близкодействия - взаимодействия любого характера передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью. В современной концепции близкодействия различают две модели: 1) полевую модель, 2) квантовую модель.

ТИПЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ, которые определяют структуру объектов во Вселенной и к которым сводятся все взаимодействия в природе 1) СИЛЬНОЕ взаимодействие 2)ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ взаимодействие 3) СЛАБОЕ взаимодействие 4) ГРАВИТАЦИОННОЕ взаимодействие

1. Сильное взаимодействие обуславливает связь между протонами и нейтронами в ядрах атомов, кварков в нуклонах. Оно является наиболее интенсивным из всех фундаментальных взаимодействий. Радиус действия его порядка 10 см, что составляет примерный радиус атомного ядра. -15

2. Электромагнитное взаимодействие примерно в 100 -1000 раз слабее сильного взаимодействия. Примерами его могут служить силы Кулона и силы Ампера. Оно имеет универсальный характер и может выступать в зависимости от знака заряда либо как притяжение, либо как отталкивание. Оно определяет возникновение атомов, молекул и макроскопических тел.

3. Слабое взаимодействие действует только в микромире и описывает некоторые виды ядерных процессов, например обеспечивает переход между разными типами кварков, в частности определяет распад нейтронов, известный как -распад. Оно слабее электромагнитного взаимодействия, но сильнее гравитационного. За счёт слабого взаимодействия светят звёзды, так при этом протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино. Слабое взаимодействие описывается теорией слабого взаимодействия, созданной в 1967 г. С. Вайнбергом и А. Саламом.

4. Гравитационное взаимодействие имеет универсальный характер и выступает в виде притяжения. Оно является самым слабым из всех видов взаимодействий. В классической физике гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона. В общей теории относительности (ОТО) гравитация - проявление кривизны пространственно-временного континуума (поле тяготения создаёт искривление пространства тем больше, чем больше тяготеющая масса). В квантовой теории, квантами поля тяготения являются гравитоны, которые переносят энергию, обладают импульсом и другими характеристиками.

ТЕОРИИ ОБЪЕДИНЕНИЯ 1) теория электрослабого взаимодействия (объединение электромагнитного и слабого); 2) теория «Великого объединения» (объединение сильного и слабого); 3) теория «Сверхвеликого объединения» (идея объединения всех четырёх фундаментальных взаимодействий).

5. Пространство и время ПРОСТРАНСТВО – это совокупность отношений, выражающих координацию сосуществующих объектов, их расположение друг относительно друга и относительную величину (расстояние и ориентация). Пространство: • трёхмерно; • однородно (равноправие всех его точек); • изотропно (равноправие всех его направлений).

«Я прекрасно знаю, что такое время, пока не думаю об этом. Но стоит задуматься – и вот я уже не знаю, что есть время» Августин Блаженный

ВРЕМЯ это совокупность отношений, выражающих координацию сменяющих друга состояний (явлений), их последовательность и длительность. Время: • одномерно; • однородно (равноправие всех моментов времени); • необратимо. Всеобщие свойства: • объективность пространства и времени; • всеобщность пространства и времени.

КОНЦЕПЦИИ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ СУБСТАНЦИАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ Демокрит – И. Ньютон Пространство и время – нечто самостоятельно существующее наряду с материей, как её пустые вместилища. Пространство и время – абсолютные системы отсчёта. РЕЛЯЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ Аристотель - Г. Лейбниц Пространство и время не особые субстанциональные сущности, а формы существования материальных объектов. Пространство выражает сосуществование материальных объектов. Время – последовательность их состояний.

В теории относительности пространство и время относительны (проявляют себя по-разному в зависимости от конкретных условий) и взаимосвязаны. В теории относительности фигурирует четырёхмерное пространство-время (чётырёхмерный континуум). Время – это четвёртая координата движения.

6. Порядок и беспорядок. Хаос. • Порядок – состояние организованности, налаженности, правильность, систематичность чеголибо, гармония. • Беспорядок – отсутствие или нарушение порядка, стихийность, бесструктурность, хаос.

Хаос в древнегреческой мифологии и философии понимался как некое первичное состояние мира, аморфное и бессистемное (с греч. перевод - зиять, зевать, разевающий рот). Хаос – докосмическое состояние, зияющая пра-бездна, неупорядоченное первовещество, противоположность упорядоченному Космосу. Беспорядок (Хаос) превращался в порядок (Космос) под действием универсального космического закона (Логоса). «Прежде всего возник Хаос» (Гесиод «Теогония» ). Хаос в античной философии рассматривался с одной стороны как стихия, а с другой – рождение новых возможностей, рождение порядка. В мифологии хаос олицетворяли с культом Диониса.

МОДЕЛИ ХАОСА И ПОРЯДКА Структура пространства даёт возможность понять истоки полного хаоса и высшей упорядоченности. Они находятся в диалектическом единстве 0 -мерной точки. Расходящиеся во все стороны направления олицетворяют хаос. Сходящиеся в одну точку направления олицетворяют порядок. Но 0 -мерных точек –бесконечное множество, поэтому возможности хаоса неограниченны. Но это же и ведёт к возможности образования центров сходящих направлений, т. е. хаос-направление содержит в себе возможность упорядоченности. Таким образом структура пространства не допускает ни полного хаоса, ни полного порядка. Хаос Порядок

В физику понятие хаоса ввели Л. Больцман и Дж. Гиббс, рассматривая законы термодинамики. ТЕРМОДИНАМИКА – наука о тепловых явлениях, в которых не учитывается молекулярное строение тел. Все тепловые процессы связаны с превращением энергии, которые описываются законами термодинамики. В классической термодинамике рассматриваются закрытые системы. Центральным понятием термодинамики является понятие ЭНТРОПИЯ. Энтропия характеризует меру хаоса, беспорядка в системе.

ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ 1 закон (первое начало термодинамики) Закон сохранения и превращения энергии, во-первых, утверждает существование качественных видов энергии (механической, тепловой, электромагнитной и т. д. ) и присущую им способность при определённых условиях превращаться друг в друга; во-вторых, указывает, что в любых процессах, происходящих в замкнутых системах, численное значение энергии остаётся постоянным, т. е. невозможность её исчезновения или возникновения.

2 закон (второе начало термодинамики) Закон возрастания энтропии, тепло не может само собой переходить от холодных тел к более нагретым; или: тепловая энергия равномерно распределяется между всеми телами, и всякие тепловые процессы в любой системе полностью прекращаются. Это приводит к тепловой смерти. Данное утверждение справедливо для замкнутых систем. Этот закон характеризует рост энтропии во времени. ЭНТРОПИЯ (мера рассеяния энергии) – это функция состояния системы, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой системе. В ней энтропия стремится к максимуму.

Классическая равновесная термодинамика изучает замкнутые системы, неравновесная термодинамика изучает процессы в открытых системах. Процессы превращения хаоса в порядок в открытых неравновесных системах изучает СИНЕРГЕТИКА.

7. Синергетика как наука о процессе самоорганизации систем СИНЕРГЕТИКА (лат. synergia – содействие, сотрудничество) – наука о самоорганизации в неравновесных открытых (диссипативных) системах различной природы; о превращении хаоса в порядок. Понятие «синергетика» ввёл Герман Хакен. Теорию неравновесной термодинамики разработал бельгийский учёный И. Р. Пригожин.

Основные понятия синергетики • Открытость систем – свойство самоорганизующихся систем, которые постоянно обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей средой. • Неравновесность – критическое состояние, сопровождаемое потерей устойчивости. • Нелинейность – это многовариантность и непредсказуемость перехода системы из одного состояния в другое. • Диссипативность – это особое динамическое состояние, когда из-за процессов, протекающих с элементами неравновесной системы, на уровне всей системы проявляются качественно новые свойства и процессы.

• Флуктуация (от лат. колебание) – это колебание, отклонение от среднего значения величины. Бифуркация (bi – два, furca – развилка) разветвление в траектории движения (развития) системы в критической пороговой точке (точка бифуркация). Бифуркационные точки – критические точки разрушения старых структур и возникновение веера возможностей перехода системы в другое качество.

Самоорганизация – процесс самопроизвольного возникновения в открытых системах новых структур, как правило, обладающих более высокой сложностью и большей энергией , чем старые.

8. Кибернетика как наука об управлении Основатель кибернетики Н. Винер (1894 -1964), выпустивший книгу «Кибернетика» (1948). Кибернетика – • наука, изучающая математическими методами управляющие системы и процессы управления; приёма, передачи, переработки и хранения информации; • наука о процессах • наука, изучающая способы создания, раскрытия строения и тождественного преобразования алгоритмов, описывающих процессы управления, протекающие в действительности.

ИНФОРМАЦИЯ • определённая форма взаимодействия между двумя или несколькими объектами любой физической природы (в широком смысле); • определённая сторона взаимодействия, которая несёт сведения о взаимодействующих объектах, используемые для выработки управляющих воздействий (в узком смысле); • мера организованности системы в противоположность понятию энтропии как меры неорганизованности.