Концепція універсального еволюціонізму Тріада еволюції Мінливість Спадковість



Скачати 13,93 Kb.
Дата конвертації11.01.2017
Розмір13,93 Kb.
  • Лекція 12. Еволюція динамічних систем.
  • Концепція універсального еволюціонізму
  • Тріада
  • еволюції
  • Мінливість
  • Спадковість
  • Відбір
  • Закони еволюції є універсальними на всіх рівнях організації матерії: неживої речовини, живої природи та суспільства.
  • Стохастичність, випадковість, флуктуації, багатоманітність.
  • Біфуркаційний вибір з множини допустимих станів.
  • Принципи відбору: закони природи (напр.збереження)
  • Наслідки концепції:
  • Біфуркаційний тип вибору визначає незворотність еволюції (стріла часу)
  • Стохастичність і біфуркації призводять до зростання числа форм (морфогенез).
  • Природні об’єкти побудовані дискретно (тобто можна виділити системи та підсистеми).
  • В далеких від рівноваги відкритих системах можливі нові динамічні стани матерії – дисипативні структури.
  • Лекція 12. Дисипативні структури.
  • Моделювання динамічних систем
  • Структури.
  • Структура – це сукупність відношень між вирізненими у довільний спосіб елементами системи (безвідносно до їх природи). Отож під її формуванням розумітимемо зміни у цій сукупності.
  • Розрізняють просторові (напр. ком. Бенара) та часові структури (напр. коливання).
  • Стаціонарні системи
  • Рівноважні системи
  • Нерівноважні системи
  • 1000
  • 00
  • В ізольованих системах в околі рівноваги дисипація за рахунок виробництва ентропії за всіх умов знищує будь-які структури.
  • Лекція 12. Дисипативні структури.
  • Моделювання динамічних систем
  • Перший з двох основних класів необоротних процесів :
  • Ентропія володіє властивістю адитивності:
  • А чи може бути
  • t = 50 0
  • t = 100 0
  • dS2=dS1+dSвнутр.
  • dQ = dS1 * 100
  • dQ = dS2 * 50
  • - МОЖЕ !!!
  • Для початку формування структур необхідно перевищення експорту ентропії над її внутрішнім виробництвом:
  • Ентропійний насос
  • Лекція 12. Дисипативні структури.
  • Моделювання динамічних систем
  • Другий з двох основних класів необоротних процесів :
  • Виникнення структур у нелінійних сильно нерівноважних системах при особливих внутрішніх та зовнішніх умовах:
  • Відкритість (можливість )
  • Віддаленість від положення рівноваги (можливість )
  • Нелінійність (наявність варіантів для відбору)
  • Зовнішні параметри мають надкритичні значення
  • Мікроскопічні процеси відбуваються кооперативно (когерентно) (за рахунок внутрішних зв’язків із зовнішним середовищем)
  • Відкриті (активні) середовища
  • Лекція 12. Дисипативні структури.
  • Моделювання динамічних систем
  • У процесі перекачування енергії через систему за рахунок пониження ентропії у ній створюються відповідні структури. Втім кожна структура має певний граничний поріг пропускної спроможності. Для надкритичної перекачки структури мають бути незвичайними, тобто самоорганізація не є універсальною властивістю матерії.
  • Дисипативним структурам властиві:
  • зростання флуктуацій до макрорівня;
  • самоорганізація внаслідок експорту ентропії;
  • поява просторового та часового порядку;
  • перехід до впорядкованого стану за критичного значення деякого параметра в точці біфуркації;
  • неможливість прогнозування в точці біфуркації напрямку розвитку системи.
  • Базовий набір структур для дисипативних структур:
  • розповсюдження одиничного фронту збудження (напр, рух границі фазового переходу (ліс, що горить));
  • розповсюдження імпульсу стабільної форми;
  • стоячі хвилі;
  • спіральні хвилі, вихори (ревербератори).
  • Лекція 12. Дисипативні структури.
  • Моделювання динамічних систем
  • Лекція 12. Дисипативні структури.
  • Моделювання динамічних систем
  • Роль флуктуацій в процесах самоорганізації.
  • Флуктуаціями (лат. fluctuatio — коливання) наз. випадкові відхилення від середнього значення фізичних величин, що характеризують систему з великої кількості частинок. Викликаються тепловым рухом частинок або квантово-механічними ефектами.
  • Нестікість здатна розгойдати флуктуацію до макрорівневої величини, яка вже не компенсується ентропійними процесами, а, отже й може визначати подальшу еволюцію системи .
  • Взаємодія чи спільнодія ?
  • Хаотичний рух
  • Флуктуації
  • Комірки Бенара
  • В рівноважних системах дисипація знищує всяку упорядкованість.
  • У нелінійних відкритих сильнонерівноважних системах дисипація упорядкованість створює.
  • Лекція 12. Дисипативні системи.
  • Моделювання динамічних систем
  • Коли нова структура виникає унаслідок флуктуації, остання не може відразу «перемогти» початковий стан. Вона спочатку має встановитися у деякій скінченій області виграючи конкуренцію з іншими флуктуаціями, а вже аж потім заполонити весь простір. Тобто існує певний механізм нуклеації. В залежності від того, розміри початкової області флуктуації лежать нижче, чи вище деякого критичного (порогового) значення, флуктуація або затухає, або поширюється на всю систему переводячи її у новий макроскопічний стан.
  • Теоретичні і чисельні дослідження показують, що критичні розміри ядра нуклеації прямо залежать від параметрів дифузії збурення у системі.
  • Нуклеація каплі рідини в пере-насиченому парі. Існування порогу для формування дисипативних структур доведено експеримен-тально.
  • Лекція 12. Дисипативні системи.
  • Моделювання динамічних систем
  • Література.
  • Николис Г. Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядочености через флуктуации. –М. Мир., 1979, -512с.
  • Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах: Введение в теорию диссипативных структур. –М. Мир., 1979, -279 с.
  • Як показали роботи школи Пригожина, найважливішою спільною рисою широкого класу процесів самоорганізації є втрата стійкості з наступним переходом до стійких дисипативних структур. У точці зміни стійкості в результаті галуження мають виникнути щонайменше два розв’язки, котрі відповідають стійкому (близькому до рівноважного) стану і дисипативній структурі.


База даних захищена авторським правом ©vaglivo.org 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка