Философские проблемы. Реферат 3.0. Реферат по теме философские проблемы химии. Выполнил(а) Магистрант Жарков В. С

• Название: Реферат по теме философские проблемы химии. Выполнил(а) Магистрант Жарков В. С
• Анкор: Философские проблемы
• Дата: 04.04.2023
• Размер: 65.97 Kb.
• Имя файла: Реферат 3.0.docx
• Тип: Реферат; #1036223
• страница: 5 из 7

2.3. Синергетика в химии и химия самоорганизации

Поскольку основной задачей синергетики является изучение условий и механизмов процессов самоорганизации в материальных системах, следует в первую очередь рассмотреть в обобщённом виде, наиболее фундаментальные свойства материальных систем (вещественных, полевых, смешанного типа).

1. 
   Системы возникают, эволюционируют и дезинтегрируются в пространственно-временном континууме.
   
2. 
   Системы могут быть простыми или сложными, т.е. состоять из нескольких или многих одинаковым или разнородных (фрактальных) частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.
   
3. 
   Системы могут быть закрытыми или открытыми, т.е. обмениваться с окружающей средой энергией (в частном случае веществом) и/или информации, иными словами, существовать в потоках энергии (вещества) и/или информации.
   
4. 
   Системы могут стремиться к термодинамическому равновесию, либо существовать вблизи/вдалеке от него за счёт внутренних колебаний или внешних воздействий.
   
5. 
   По пространственной организации системы могут быть изотропными или анизотропными
   
6. 
   Процессы, происходящие в системах, могут быть линейными, либо нелинейными.
   
7. 
   Структуры и процессы в системах могут быть упорядоченными или хаотическими [8].
   

Анализ обширнейшей литературы по критериям феномена самоорганизации в различных системах: физической (от элементарных частиц до Вселенной), химической, биологической, социальной природы позволяет выделить ключевые характеристики систем, являющиеся необходимыми и достаточными условиями возможности протекания в них процессов самоорганизации новых структур (диссипативных структур) – «порядка из хаоса».

Такие системы должны быть:

• 
  сложными;
  
• 
  открытыми и сильно удаленными от состояния термодинамического равновесия;
  

• 
  процессы взаимодействия между частями системы и между системой в целом и внешними факторами должны быть нелинейными.
  

При выполнении этих условий системы становятся нестабильными, в них возникают отрицательные обратные связи (определяющие колебательные процессы) и положительные обратные связи (определяющие способность малых и сверхмалых флуктуаций к разрастанию, а не к нивелированию). Следствием вышеотмеченного являются качественные изменения в этих системах, появление у них новых эмерджентных свойств (возникающие в целостной сложной системе и отсутствующие в её составных частях), включая возникновение из

«хаоса» пространственных, временных, пространственно-временных или функциональных «диссипативных» структур, что и означает появление качественно нового свойства – способности к самоорганизации.

Таким образом, процесс самоорганизации (образования «диссипативных структур») в сложной (состоящей из большого числа разнородных элементов взаимодействующих между собой по нелинейным законам), открытой для по- токов энергии вовне и внутрь, вещества и информации, сильно неравновесной системе может происходить только из предшествующего состояния «динамиче ского хаоса», благодаря «конкурентной борьбе» слабых и даже сверхслабых флуктуаций внутри системы. В результате этой конкуренции происходит разрастание той из них, которая по своим характеристикам состояния системы более оптимальна фрактальным свойствам того «странного аттрактора», к которому стремится система после точки бифуркации. В этом заключается роль

«случайности» в определении траектории развития системы в «режиме с обострением», после точки бифуркации, а также принципиальная детерминистические непредсказуемость траектории эволюции системы после прохождения ею точки бифуркации, точнее предсказуемость с точностью только до «аттрактора» [14].

Само состояние «динамического хаоса», наличие разнообразных флуктуаций в нём обусловлено «положительными обратными связями» в системе, природа которых – нелинейность процессов взаимодействия элементов системы между собой и системы в целом с окружающей средой. Поддержание неустойчивого состояния «диссипативной структуры» в режиме динамических колебаний её параметров в рамках данного аттрактора обеспечивается «отрицательными обратными связями» в системе, также обусловленными нелинейностью процессов взаимодействия элементов системы между собой и системы в целом с окружающей средой.

Особенно важны следующие свойства таких систем: «динамический (де- терминированный) хаос», «нелинейность», «термодинамическая открытость» и сильная удаленность от термодинамического равновесия таких систем. Разви- тие их идет через неустойчивость, посредством бифуркационных (от лат. bifur- cus– раздвоение) возбуждений с образованием структур аттракторов (от лат at- trahere - притягивать). Синергетическое развитие опирается на детерминированный хаос: закономерное и многократное чередование порядка и хаоса.

Разделяют «статистический хаос», несущий разрушение, деструкцию, и

«динамический хаос», способный создавать структуры самой невероятной

упорядоченности, обладающие многими осями симметрии, многоступенчатой иерархией, тенденцией к усложнению.

Открытость систем означает наличие в них источников и стоков энергии (в частном случае вещества) и информации, без подвода которых самоорганизация прекращается. Порядок нового типа возникает за счёт когерентности – механизма «коммуникации» между частями системы (например, молекулами субклеточными структурами, клетками, биологическими организмами и т.д.). Но связь такого типа может возникать только в сильно неравновесных условиях. Колебания, возникающие за счёт отрицательных обратных связей, направляют эволюцию системы к созданию относительно устойчивых структур.

Нелинейность обеспечивает неустойчивость, многообразие, набор случайностей, возникновение бифуркаций. Небольшая флуктуация в период приближения к бифуркации может стать отправной точкой эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит всё поведение макроскопической системы.

Синергетическая система (т.е. развивающаяся по законам синергетики) состоит из подсистем самой различной природы: электронов, атомов, молекул, клеток, органов растений, животных или человека, особей в популяции или популяций и видов в экосистеме и т.д.

Под самоорганизацией в синергетике понимаются процессы возникновения макроскопически упорядоченных пространственно-временных структур (диссипативных структур) в сложных нелинейных системах, находящихся в далеких от равновесия состояниях, вблизи особых критических точек – точек бифуркации, в окрестности которых системы становятся неустойчивыми. «Механизмами» самоорганизации могут служить изменение управляющих параметров, изменение числа компонент, фазовые переходы и т.д.

Порядок – это состояние системы, в которой между множеством элементов любой природы существуют устойчивые («регулярные») отношения, повторяющиеся в пространстве или во времени, или в том и другом. Хаос – это состояние системы, в которой между множеством элементов нет устойчивых (повторяющихся) отношений.

Таким образом, с позиций синергетики физическая картина мира представляет сложную иерархию открытых, неравновесных, нелинейных и поэтому самоорганизующихся систем, подчиняющихся некоторым универсальным законам эволюции.