Къде мога да намеря разбираемо описание на теорията на Иля за дисипативните структури
1 отговор
Доколкото знам, все още няма популярни научни разкази за тази теория. Възможно е да се захвана с темата веднага щом завърши настоящият ми проект за книга.
Има някои книги, които са много технически и основно въвеждат математика, но от които е трудно да се извлече значението на тази теория, например:
Иля Пригожин, Законите на хаоса. Това е само списък с математическите инструменти
Иля Пригожин, От битието до ставането: това също е много силно ориентирано към теорията с разпръснати обяснения
Най-вероятно ще дойде под въпрос:
Stengers, Prigogine, "Парадоксът на времето". Това е научно-философско обяснение на TDS (Теория на дисипативните структури), което най-вероятно представя съдържанието, значението и ефектите на TDS от гледна точка на 80-те години. Определено мога да препоръчам тази книга, но тя се предлага само в книжарниците втора ръка.
В противен случай можете да го потърсите в Google. Има няколко научни есета/сценарии за лекции, в които основните характеристики на TDS и неговото по-нататъшно развитие могат да бъдат проследени до наши дни.
Пример би бил:
http://www.google.de/url?q=https://www.usf.uni-osnabrueck.de/fileadmin/DE/Institut/Mitarbeiter/Malchow/uploads/skript02.pdf&sa=U&ved=0ahUKEwjg37mdlZHOAhVL2xoKHagB-AFGVGAVGAV gggXDCAck7Oqd8jvnxrg
Благодарим ви за полезната класификация на 3-те книги.
Може ли дисипативните структури да се разберат като един вид Баланс дисбалансиран създаване (в смисъл, че постоянното впръскване на енергия в системата - борбата, която тя подхранва срещу нарушаването на равновесието в системата - предотвратява завършването на тази разбивка?
Наистина съм развълнувана от това. Удряш целта, така да се каже. Това е точно точката, в която класическата физика (линейна динамика, детерминистична, редукционистична, близка до термодинамичното равновесие, Нютон, Айнщайн, Планк, строго причинно-следствена) от новата физика на Пригожин (нелинейна, недетерминирана, неприводима, необратима, стохастична, възникващ).
В класическата динамика се прилага законът на Болцман за големи числа. Малки колебания на микро ниво се губят в статистическата средна стойност на макро ниво. Вторият закон на термодинамиката изисква разстройството само да се увеличава, ентропията винаги се стреми максимално.
При нелинейна динамика терминът разстройство вече не може да се използва във връзка с ентропията. Пригожин беше открил, че има структури, в които болцмановият хаос е локално отменен и може да се установи равновесие с постоянен поток в тази тясно ограничена зона, която се намира далеч от термодинамичното равновесие (максимум на ентропията) и се поддържа там чрез постоянна амортизация на енергията (разсейване на енергия = производство на ентропия) може да се получи. Пригожин се отнася към такива структури като дисипативни структури.
Почти забравих една интересна книга и дори я имам два пъти на рафта.
Пригожин/Стенгерс, диалог с природата.
Въпреки че книгата се основава на TDS, тя само представя съдържанието, без да става твърде физическа, химическа или математическа. Основните знания вече трябва да са на разположение. Тук Пригони описва, така да се каже, философското въздействие на творчеството му в светлината на историята на науката и създава атеистичен мироглед, който е примирителен с природата. Понякога той се аргументира срещу вярата в науката и отрича физиците да се самообявяват за цялостното обяснение на света.
Книгата е написана по същото време (1980) като Кратката история на времето на Хокинг (1988). И двамата са по-ориентирани към популярната наука. Докато Хокинг първоначално е бил празнуван, той се отстранява все повече и повече, не на последно място заради Пригожин, от някои изявления и дори цели глави.
Истинското значение на Пригожин се разпознава все повече и повече от добри 10 години и интердисциплинарната научна революция, която той обяви, всъщност се провежда в широк мащаб.
Защо теорията за дисипативните структури е уж толкова революционна? ?
Добър въпрос. Но трябва да се огранича до няколко ключови думи без много обяснения.
Най-важните физици са:
Нютон: основава физиката на земята (Mesoksmos)
Айнщайн: основава физиката на много големите (макрокосмос)
Планк: основава физиката на много малките (микрокосмос)
Пригожин: основава физиката на живите (биокосмос)
Айнщайн и Планк разширяват физиката, без обаче да променят мирогледа и методологията, а влиянието им извън физиката също е доста малко.
В допълнение към физиката Нютон и Пригожин променят мирогледа и научната методология. И двамата оказаха огромно влияние върху други области на науката.
Преди Нютон е съществувал религиозно оформен, митологичен холистичен светоглед. Въз основа на Декарт Нютон доразвива механистичния мироглед и въвежда анализа във физиката. Полученият светоглед беше детерминизъм. Голямото постижение беше, че много явления вече не можеха да бъдат оправдани с божествено влияние, а с природни закони. Със своята методология нютоновата физика създава разкола между природните и хуманитарните науки, тъй като физическата методология е напълно неподходяща за други области. Само в периферна област на физиката, термодинамиката, от незапомнени времена се използва различна методология. Вместо аналитичен подход, там се прилага системният подход.
Пригожин разпознава механистичния светоглед и детерминизма като граничен случай в близост до термодинамичното равновесие и установява, че повечето неща около нас се отдалечават от термодинамичното равновесие и че класическата физика напълно се проваля. Това е така, защото класическата физика познава само състояния и процеси, но не и еднократни събития. Еднократни събития, които създават нови аварии, бяха въведени от Prigogine.
Като част от теорията за дисипативните структури, Пригожин въвежда някои нови неща във физиката:
- еднократни събития, които водят до извънредни ситуации. В класическата физика имаше само състояния и процеси
- той въведе стрелката на времето и заявява, че космологичното време като геометричен параметър е само пределен случай в близост до термодинамичното равновесие
- Той пренася системната методология на термодинамиката върху цялата наука и се надява да преодолее разкола между естествените и хуманитарните науки
- показва, че светът като цяло работи неопределено
- той разшири известните природни закони, за да включи стрелата на времето, за което трябваше да премине от строго каузално към вероятностно описание
Ефектите стават все по-очевидни.
С новата си нелинейна динамика вече могат да се обработват проблеми, които класическата физика напълно е игнорирала с основание.
Някои резултати:
Пригожин решава трите велики парадокса на класическата физика:
- Квантов парадокс (колапс на вълновата функция): Поради разширяването на квантовата механика (QM) от стрелката на времето, няма повече колапс на вълновата функция. Това беше проблем на детерминистичния възглед.
- Космологичен парадокс: Това, че Големият взрив е сингулярност, също е детрминистичен проблем, тъй като преходът от енергия към материя в началото на Големия взрив не може да бъде описан с класическата физика. Пригожин не разглежда този процес като процес, а като дисипативно събитие. Той изчисли това събитие със своята физика, за да определи, че това преобразуване представлява най-голямата дисипативна структура, която Вселената е виждала. Необходимият износ на ентропия с дисипативна структура се осъществява под формата на фоново излъчване. Пригожин изчислява температурата, която трябва да има фоновото лъчение за това, и изчисленията му са точно потвърдени от измерванията. Вече няма особеност с Пригожин.
- Парадоксът на времето: в класическата физика пътуването във времето в миналото беше теоретично възможно. Това доведе до така наречения дядо парадокс, паралелни вселени, времеви цикли и други противоречия. Сега Пригожин показва, че за сложни структури, далеч от термодинамичното равновесие, напр. за хората времето не е просто геометричен параметър, а че всъщност съществува естествен закон на стрелката на времето, така нареченото термодинамично време, което по принцип изключва пътуване в миналото. В крайна сметка това се дължи на втория закон в новата му формулировка.
TDS е широко адаптиран във всички човешки, биологични, социални или икономически науки, тъй като сега разширената нелинейна физика със своя системно-термодинамичен подход прави много явления физически обясними и преди всичко изчислими. Така че сега напр. появата на ума и съзнанието, появата на живота, еволюцията, функцията на икономическите и социалните системи и много други неща се обясняват чисто от природния закон. без да се налага да прибягваме до трансцендентна същност (най-вече наричана Бог).
В началото на миналия месец имах удоволствието да обсъдя подробно Пригожин на едно пътуване заедно с един от водещите изследователи в Германия в областта на екосистемните изследвания. Той потвърди, че неговата изследователска област дори няма да съществува без Пригожин, тъй като само новата нелинейна динамика дава възможност да се изчислят изцяло материалните и енергийните потоци в сложни системи и да се предскаже поведението на екосистемите, когато граничните условия се променят, поне за определени периоди от време.
За съжаление не ми е ясно какво точно имате предвид под новата формулировка на 2-ри закон на термодинамиката.
Първо и най-важно е въведено разделяне между ентропията, генерирана в системата, и ентропията, която излиза извън системните граници.
Тогава определено поведение на дисипативната структура може да бъде получено от съотношението на dSi към dSe.
Освен това Prigogine не се фокусира върху абсолютното или специфично количество ентропия, както в класическата термодинамика, а върху скоростта на производство на ентропия, т.е. dS/dt
Това е особено важно в случай на две фази в развитието на динамична сложна система.
Съществува принципът на максимално производство на ентропия
dS/dt = макс., което винаги се случва с прехода от ред към хаос и появата на структура от по-висок ред (бифуркация, поява)
Принцип на минимално производство на ентропия dS/dt = мин., Което винаги се случва, когато новата структура на поръчката е стабилизирана и оптимизирана или се среща по време на процеси на устойчивост.
И как сега разпознавате, че нова формулировка на 2-ри закон, базирана на този нов фокус, елиминира парадокса на времето?
Въобще не. Аргументацията за отмяна на парадокса на времето е различна. Споменатото разширение на втората HS служи за изчисляване на диспативни структури. Само разширяването на законите на Нютон и Айнщайн, за да включи стрелката на времето, вече предотвратява пътуването във времето.
В класическата динамика, извън Исак Нютон и дори с Алберт Айнщайн, времето винаги се е разбирало като обратимо. По същия начин в нито едно физическо описание няма значение кога точно се случва нещо. Свободното падане, импулсните предавания или ефекта на Доплер например не са обвързани с конкретни моменти във времето и всеки от тези описваеми процеси може също толкова лесно да протича в обратна посока. Законите на природата трябва да се прилагат универсално, миналото и бъдещето са идентични дори в теорията на относителността и не могат да бъдат разграничени. Местното им време като време на наблюдателя е субективно, но все пак обратимо. Тази представа за обратимо време обаче противоречи не само на ежедневния ни опит, но и на познанията ни за необратими процеси в контекста на други природни науки, като еволюцията в биологията.
Класическата динамика винаги е разглеждала необратимостта, която произтича от 2-ри закон, само като грешка при сближаване поради грубостта на Вселената. Първоначално Болцман твърди, че 2-ра ХС има характер на естествен закон, но е доста тормозен от утвърдените детерминирани физици. За да не бъде изключен от научната общност, той се съгласи с компромисната формула, че 2-ра ХС е просто приблизително решение или чисто емпирично предложение. Болцман страдаше от това през целия си живот, защото знаеше по-добре, докато не отне живота си от чисто отчаяние. Сега обаче Пригожин доказа, че Болцман е бил прав и че 2-ра ХС има естествено-законен характер, от който дори класическата динамика не може да избяга. Необратимостта обаче изключва пътуването във времето в миналото, тъй като това би трябвало да намали общата ентропия, което не е възможно. Съответно, Prigogine е разширил RT и при разширяването времето вече не е просто геометричен параметър, който може да се движи напред и назад, а е свързано с увеличаването на ентропията.
Необратимостта, т.е. необратимостта, дължаща се на производството на ентропия, играе конструктивна роля: появата на живот би била немислима без нея. Срещу критиците, които описват историчността само като външен вид, Пригожин отговаря: „Ние сме деца на стрелата на времето, на еволюцията, а не на нейните създатели“.
Така че лично аз досега съм чувал само малко за теорията на дисипативните структури, но това звучи много интересно. Като физик трябва да приемате всичко ново, дори ако това нарушава стария мироглед (въпреки това е възможно всичко да се окаже неизползваемо).
Това е нормално, защото едва сега сме във фазата, в която новите знания напускат университетите и се разпространяват сред населението. Надявам се да направя моята част.
В теоретичната физика най-късно теорията на дисипативните структури или нелинейната динамика е част от стандартния лекционен материал в магистърския курс.
Вече има първи приложения, особено в мозъчните изследвания. Имаше напр. Разработи устройство, което определя производството на ентропия на мозъка и го използва за изчисляване на състоянието на съзнанието, по-точно, отколкото най-добрият анестезиолог би могъл да направи преди.
Добавка: По принцип Пригожин не опровергава класическата физика, а по-скоро я разширява. Класическата физика работи само в близост до термодинамичното равновесие и по този начин представлява линейния граничен случай в рамките на нелинейната динамика.
Веднага след като се изчисли в близост до термодинамичното равновесие, природните закони, разширени от стрелката на времето, отново получават старата си форма. Това е така, защото термодинамичното време на Пригогин се доближава до термодинамичното равновесие до познатото космологично време на Айнщайн.