Синергетика является междисциплинарной наукой объяснения образования и самоорганизации в моделях и структур в открытых системах вдали от термодинамического равновесия . Он основан Германом Хакеном , вдохновленным теорией лазера . Интерпретация Хакеном лазерных принципов как самоорганизации неравновесных систем проложила путь в конце 1960-х годов к развитию синергетики. Одна из его успешных популярных книг - Erfolgsgeheimnisse der Natur , переведенная на английский как «Наука о структуре: синергетика» .
Самоорганизация требует «макроскопической» системы, состоящей из множества нелинейно взаимодействующих подсистем. В зависимости от внешних управляющих параметров (окружающая среда, потоки энергии) происходит самоорганизация.
Концепция параметра порядка [ править ]
Существенным в синергетике является концепция параметра порядка, которая была первоначально введена в теории Гинзбурга – Ландау для описания фазовых переходов в термодинамике. Концепция параметра порядка обобщена Хакеном до «принципа порабощения», согласно которому динамика быстро релаксирующих (стабильных) мод полностью определяется «медленной» динамикой, как правило, всего лишь нескольких «параметров порядка». (нестабильные режимы). Параметры порядка можно интерпретировать как амплитуды неустойчивых мод, определяющих макроскопическую картину.
Как следствие, самоорганизация означает огромное уменьшение степеней свободы (энтропии) системы, что макроскопически обнаруживает увеличение «порядка» (формирование паттерна). Этот далеко идущий макроскопический порядок не зависит от деталей микроскопических взаимодействий подсистем. Это якобы объясняет самоорганизацию паттернов во многих различных системах в физике, химии и биологии.
«[...] статистические свойства лазерного света качественно меняются на пороге лазера. Ниже порога лазера шум увеличивается все больше и больше, а выше порога он снова уменьшается. [...] Ниже порога лазерного излучения свет состоит из отдельных волновых дорожек, которые испускаются отдельными атомами независимо друг от друга. Выше лазерного порога образуется практически бесконечно длинный волновой трек. Чтобы установить контакт с другими процессами самоорганизации, давайте интерпретируем процессы в лампе или в лазере с помощью модели атома Бора. Лампа излучает свой свет таким образом, что возбужденные электроны атомов совершают свои переходы с внешней орбиты на внутреннюю совершенно независимо друг от друга.свойства лазерного света можно понять, только если предположить, что переходы отдельных электронов происходят коррелированным образом. [...] Выше лазерного порога когерентное поле растет все больше и больше, и оно может подчинять степени свободы дипольных моментов и инверсии. В рамках синергетики оказалось, что это вполне типичное уравнение, описывающее эффекты самоорганизации. [...] Это уравнение говорит нам, что амплитуда диполей, которая пропорциональна A, мгновенно задается амплитудой поля B (t) (и флуктуирующей силой). Это, вероятно, самый простой пример принципа, который, как оказалось, имеет фундаментальное значение в синергетике и называется принципом рабства ". (] Выше лазерного порога когерентное поле растет все больше и больше, и оно может подчинять степени свободы дипольных моментов и инверсии. В рамках синергетики оказалось, что это вполне типичное уравнение, описывающее эффекты самоорганизации. [...] Это уравнение говорит нам, что амплитуда диполей, которая пропорциональна A, мгновенно задается амплитудой поля B (t) (и флуктуирующей силой). Это, вероятно, самый простой пример принципа, который, как оказалось, имеет фундаментальное значение в синергетике и называется принципом рабства ". (] Выше лазерного порога когерентное поле растет все больше и больше, и оно может подчинять степени свободы дипольных моментов и инверсии. В рамках синергетики оказалось, что это вполне типичное уравнение, описывающее эффекты самоорганизации. [...] Это уравнение говорит нам, что амплитуда диполей, которая пропорциональна A, мгновенно задается амплитудой поля B (t) (и флуктуирующей силой). Это, вероятно, самый простой пример принципа, который, как оказалось, имеет фундаментальное значение в синергетике и называется принципом рабства ". (] Это уравнение говорит нам, что амплитуда диполей, которая пропорциональна A, мгновенно задается амплитудой поля B (t) (и флуктуирующей силой). Это, вероятно, самый простой пример принципа, который, как оказалось, имеет фундаментальное значение в синергетике и называется принципом рабства ". (] Это уравнение говорит нам, что амплитуда диполей, которая пропорциональна A, мгновенно задается амплитудой поля B (t) (и флуктуирующей силой). Это, вероятно, самый простой пример принципа, который, как оказалось, имеет фундаментальное значение в синергетике и называется принципом рабства ". (Свет: волны, фотоны и атомы , т. 2; Динамика лазерного света - глава 13)
См. Также [ править ]
- Эффективная теория поля
- Джозайя Уиллард Гиббс
- Правило фаз
- Принцип свободной энергии
- Уравнение Фоккера – Планка.
- Теория Гинзбурга – Ландау
- Александр Богданов
- Абиогенез
Ссылки [ править ]
- Х. Хакен : "Синергетика, введение: неравновесные фазовые переходы и самоорганизация в физике, химии и биологии", 3-е изд. enl. изд. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 1983.
- Х. Хакен: Расширенная синергетика: иерархии нестабильности самоорганизующихся систем и устройств. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 1993.
- Х. Хакен: Синергетик . Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1982, ISBN 3-8017-1686-4
- Х. Хакен: Свет: волны, фотоны и атомы , Северная Голландия, Амстердам, 1981 г.
- Р. Грэм, А. Вундерлин (Hrsg.): Лазеры и синергетика . Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1987, ISBN 3-540-17940-2
- А.С. Михайлов: Основы синергетики I. Распределенные активные системы (2-е изд. 1994). Springer Verlag, Берлин, 1990, ISBN 3-540-52775-3 .
- А.С. Михайлов, А.Ю. Лоскутов: Основы синергетики II. Хаос и шум , 2-е исправленное и дополненное издание, Серия Springer по синергетике. Springer, Berlin - Heidelberg 1996 (erste Auflage 1991), ISBN 0-387-53448-2 .
- Норберт Нимайер "Организатор деятельности в области Зихт дер Синергетик"; Deutscher Universitätsverlag, Висбаден, 2000, ISBN 3-8244-0524-5
- Д. С. Чернавский: "Синергетика и информация: Динамическая теория информации", 2-е изд. М .: УРСС. ISBN 5-354-00241-9
Внешние ссылки [ править ]
- Домашняя страница бывшего Института теоретической физики и синергетики (IFTPUS)
