Concepte ale științei moderne (31) - abstract, pagina 11

1. Probabilitatea de sisteme de mari dimensiuni, cum ar fi atribut.

Ideea comportamentului probabilistic al moleculelor înseamnă o nouă abordare a descrierii sistemelor care constau dintr-un număr mare de particule (sisteme mai mari). Exemplu molecule marcate, de fapt, nu este posibil deoarece în principiu, nu poate fi localizat în interiorul intervalului de timp mici pentru mișcarea unei singure molecule. De asemenea, este posibil să se determine cu exactitate coordonatele si vitezele tuturor moleculelor unui corp macroscopic în același timp, într-un timp dat.

Provocarea în acest caz, în conformitate cu abordarea Maxwell și Boltzmann a pus un alt mod: pentru a găsi probabilitatea ca molecula are nici o rată de o valoare deosebită.

Trebuie remarcat faptul că Maxwell prezentat Boltzmann pentru a descrie comportamentul aleatoriu al conceptului moleculelor de probabilitate, probabilitatea (legea statistică) și a dat legea distribuției vitezei moleculelor de gaz. Deoarece moleculele de gaz se ciocnesc continuu între ele și cu pereții, unele dintre ele se va mișca foarte încet, iar celălalt - foarte repede. Distribuția vitezei prezentată în Fig.1. (Ea are o formă similară de distribuție a energiei a moleculelor). După cum puteți vedea, aceste distribuții nu sunt simetrice în raport cu valorile medii ale vitezei (și energie).

În 1878 Boltzmann, după cum am menționat mai devreme, conceptul de probabilitate aplicat la a doua lege a termodinamicii. Ca urmare, el a fost capabil să demonstreze că a doua lege (începutul) termodinamicii este, printre altele, o consecință a legilor comportamentului statistic al unei populații mari de particule.

Trebuie remarcat o discrepanță semnificativă între termodinamică, care a apărut în cadrul imaginii mecanice a lumii și, de fapt, mecanica clasică.

Faptul că legile mecanicii clasice newtoniene sunt reversibile. Cu alte cuvinte, în sistemul dinamic clasic este întotdeauna posibil, prin modificarea condițiilor inițiale, aduce sistemul la un anumit „dorit“ de stat. Cu alte cuvinte, integrarea ecuațiilor diferențiale de mișcare se reduce la calcularea traiectoriilor particulelor, care oferă o descriere completă a comportamentului particulelor ca și în trecut, prezent și viitor. Este suficient să se stabilească condițiile inițiale și ecuațiile de mișcare a corpului, pentru a obține o descriere completă a mișcării sale pentru orice moment.

Aici avem, prin urmare, reversibilitatea completă a proceselor și determinismul lor (predestinare). În conformitate cu conceptele de MKM, Creatorul a creat lumea, și a adus-o în mișcare. În viitor, această lume evoluează în legile sale deterministe unice. Așa cum am menționat mai devreme, această idee a fost numită „determinism laplaciană.“ Expresia extremă a Laplace determinism a fost ideea lumii a ecuației Laplace diferențiale, care descrie mișcarea tuturor corpurilor din univers și face posibilă pe baza acestei descrieri a trecutului ei și pe viitor.

Odată cu dezvoltarea fizică și termodinamicii statistice în vigoare legi dinamice cauzale sunt legi statistice care permit să anticipeze evoluția naturii nu este cu certitudine absolută, dar numai cu un grad ridicat de probabilitate.

Diferite în ceea ce privește Laplace determinism și concluzii cu privire la capacitățile de gestionare a sistemelor de mari. Conform fizicii clasice, lipsa elementelor de probabilitate, dezordine permite impactul asupra sistemului, sistemul de control consecințe complet lipsite de ambiguitate.

Cu toate acestea, legea a II-a termodinamicii indică faptul că, din cauza ireversibil și natura probabilistă a proceselor în sistemele termodinamice, ele nu pot fi controlate până la sfârșitul anului. Este cunoscut descriere foarte vie a faptelor date de I. Prigogine și I. Stengers „creștere ireversibilă în entropiei descrie abordarea sistemului la starea irezistibil“ atrage „ea, eu prefer peste celălalt, - o condiție de la care sistemul nu va funcționa“ cu bună credință“.

Încă o dată trebuie subliniat, un comportament probabilist, statistic al unui atribut. și anume calitate integrală a sistemelor mai mari. Este important să ne amintim că a doua lege a termodinamicii și legilor statistice își pierd forța pentru sisteme cu un număr mic de subiecți.

Acest fapt a fost subliniat de către Maxwell, spunând că în sistemele cu un număr mic de obiecte o consecință a legilor statistice ar trebui să fie încălcarea a doua lege a termodinamicii.

Conceptul de probabilitate, șanse sunt inseparabile de interpretarea modernă a procesului, nu numai în sistemele fizice, ci și, mai ales în sisteme mai complexe, cum ar fi biologică. Știm că un factor important în evoluția este selecția naturală. Cu toate acestea, există și alți factori. Unul dintre ei - un accident. Într-adevăr, tipurile de surse de variabilitate sunt genetice sau cromozomiale aleatoare mutații. Un rol deosebit de important este jucat de procese aleatoare în populații mici.

2. Săgeata timpului

Știm o proprietate inalienabilă a timpului - concentrarea acesteia din trecut spre viitor.

Într-adevăr, în descrierea tuturor fenomenelor cu care omul trebuie să se confrunte cu trecutul și viitorul joacă roluri diferite [4]. Acest lucru este valabil fizicii care studiaza fenomenele macroscopice (pentru microcosmos, la un nivel fundamental de descriere a acestei orientări, nu există nici un moment), biologie, geologie, și umaniste. De ce acest lucru este așa și nu altfel? Celebrul fizician Eddington a venit cu numele luminos al „săgeata de timp“.

astrofizician britanic Freud Hoyle a sugerat direcția de conectare timp cu direcția procesului de creștere a distanței dintre galaxii în expansiunea Universului, care se observă în prezent. Această idee a fost susținută și Eddington. Dar expansiunea universului, așa cum reiese din așa-numitul „Deplasarea spre roșu“ a liniilor spectrale din radiația departe de fiecare alte galaxii ( „divergență“ de galaxii) nu înseamnă expansiune la fiecare locație. în caz contrar s-ar extinde dimensiunea corpurilor, iar acest lucru nu se observă. Și, din moment ce nu există nici un impact fizic al acestui general, recesiunea de galaxii sau expansiunea universului nu poate influența cursul timpului în procesele elementare. Odată cu expansiunea Universului se poate determina numai „scara de timp cosmologic.“

Iată ce timpul filosoful Vladimir Porus într-un interviu cu revista „Cunoașterea este putere“ O.Balla:

VP: Eu, uneori, cred că întrebările cele mai profunde cu privire la momentul în care o persoană solicită un copil. Copilul spune: „O oră.“ oră Întrebarea care a trecut? Cum de a răspunde? O picătură de apă, o bucată de lemn, o bobină de sârmă, un kilogram de cereale, am aplica o măsură într-o anumită chestiune subiect, pot să-l măsoare. Dar atunci când spun „o oră“, nu știu, chto am măsură. Ulterior, copilul va înțelege că comparăm diferitele procese și să selectați oricare dintre ele ca o măsură de: pendul, schimbările cerului, frecvența de radiație a inimii bate ...

Există, de asemenea, percepția subiectivă a trecerii timpului, ca urmare a proceselor psihologice care ne da o „scară de timp psihologic.“ Problema timpului psihologic în sine este foarte complicată. Pentru comun - o persoană „natural“ într-un timp primitiv, dotsivilizovannom tribală a trecut rapid (de exemplu, pe timp de noapte), apoi încet (minute de așteptare anxios) și concentrat în acest (pe un „aici și acum“). Trecutul când era etern și, în același timp, de moment. Am salvat o mulțime de resturi de percepție subiectivă a timpului. În special, menționând data aniversară, aproape că le identifică la evenimentul inițial. Antică o astfel de fuziune a fost în ordinea lucrurilor. Renumitul psiholog Elliot Aronson crede că memoria umană este reconstructiva nu înregistrează evenimente trecute la fel ca un magnetofon și memoriile recreand de fragmente, acoperind lacunele care, în opinia noastră, ar fi fost în acel moment. Și această reconstrucție este foarte dependentă de opinii externe - nu este dificil să convingi o persoană care a fost în trecut.

În același timp, în univers este un proces ireversibil de creștere a entropiei. Nu-i definește săgeata de timp? Într-adevăr, în conformitate cu Boltzmann, creșterea entropiei este un proces ireversibil și este privit ca o manifestare a haosului treptat în creștere „uitarea“ condițiile inițiale. Astfel, procesele .termodinamicheskie determină și „scara termodinamică de timp.“

Deci, avem de fapt trei „săgeată de timp“:

· Cosmologic (univers în expansiune);
· Psihologic (percepția subiectivă, experiență);
· Termodinamic (creșterea entropiei).

Faptul că „săgeata timpului“ este în prezent în universul nostru sunt la fel, acesta este unul dintre misterele imaginii moderne a lumii.

Vorbind despre săgeata de timp, pot fi menționate, și diverse „ipoteze exotice“ despre natura timpului, de exemplu, ipoteza timpului multivariate, invocat de fizicianul L. Barashenkov.

3. Problema morții termică a universului, și fluctuația ipotezei Boltzmann.

Dezvoltarea în continuare a principiului ireversibilitate, principiul creșterea entropiei a constat în difuzarea acestui principiu în univers ca un întreg, care a fost făcut de Clausius. Astfel, în conformitate cu al doilea principiu toate procesele fizice să aibă loc în direcția transferului de căldură de la un corp cald la o mai cald, ceea ce înseamnă că, încet dar sigur procesul de egalizare a temperaturii în univers. Prin urmare, în viitor, se așteaptă diferențe de temperatură de dispariție din întreaga lume și energie transformarea în energie termică, distribuite uniform în univers. Clausius concluzie a fost după cum urmează:

1. Energia lumii este constantă.
2. Entropia lumii tinde la maximum.

Astfel, moartea termică a Universului este o încetare completă a proceselor fizice ale universului datorită trecerii la starea de echilibru cu entropie maximă.

Știința modernă respinge conceptul de „moarte de căldură“, în raport cu universul ca întreg. Faptul că Clausius a recurs în raționamentul lor la următoarea extrapolare:

1. Universul este văzută ca un sistem închis.
2. Evoluția lumii poate fi descrisă ca o schimbare a statelor sale.

Pentru lumea ca un întreg stat cu entropie maximă are sens, deoarece este pentru orice sistem finit.

Legitimitatea acestor extrapolări este extrem de discutabilă, deși problemele asociate sunt dificile pentru teoria fizică modernă.

Fluctuațiile. Problema viitorului universului încercat să rezolve Boltzmann. El a considerat, de asemenea, universul un sistem izolat închis, dar aplicat la fluctuațiile conceptului.

Prin fluctuația cantității fizice se înțelege o deviere din valoarea reală a cantității din valoarea sa medie din cauza mișcării termice aleatoare a particulelor din sistem.

Boltzmann a considerat partea vizibilă a universului ca o mică zonă a universului infinit. Pentru o astfel de abatere admisibilă câmp fluctuație de echilibru, astfel încât în ​​ansamblu dispare evoluția ireversibilă a universului la haos și moarte de căldură.

Ar trebui să spun că Boltzmann a fost puternic influențat de teoria lui Darwin, de asteptare din secolul XIX din Darwin. Teoria evoluționistă a rolului fluctuațiilor la fel de mare. La urma urmei, evoluția - este calea de fluctuațiile aleatorii ale speciilor în direcția de ordine crescătoare complexitate. În același timp, în fizică, în conformitate cu un al doilea top - exact opusul, și anume, ireversibilitatea duce la distrugerea ordinii. astfel, Boltzmann a încercat să elimine această contradicție, pentru a crea o teorie a evoluției sistemului la echilibru.

Teoria Fluctuația dezvoltat după moartea tragică a lui L. Boltzmann în 1906, în special, lucrările lui Einstein și Smoluchowski.

În prezent, problema sistemelor complexe de auto-organizare sunt considerate ca făcând parte dintr-o nouă direcție interdisciplinară - Synergetics.

1. Ce este cu sistemele mai mari in termodinamica?
2. Este posibil să se determine cu exactitate coordonatele si vitezele tuturor moleculelor unui corp macroscopic, în același timp, la un moment dat?
3. Explicați legea statistică a distribuției vitezei.
4. Explicați afirmația că legile mecanicii clasice newtoniene sunt reversibile.
5. Ce spun oamenii despre posibilitatea de a sistemelor de control complet mecanicii clasice și termodinamicii?

6. Ce, în conformitate cu Prigogine și I. Stengers descrie creșterea ireversibilă a entropiei?
7. Ce sisteme - mari sau mici, sunt legi statistice semnificative?
8. Care sunt principala caracteristică a timpului?
9. Explicați conceptul de „săgeată de timp“?
10. Care este săgeata cosmologică de timp?

11. Care este săgeata termodinamică de timp?
12. Care este săgeata psihologică de timp?
13. Explicați conceptul de moartea termică a universului.
14. Care este fluctuația?
15. Care este fluctuația ipotezei Boltzmann?

Curs 9. Imaginea electromagnetică a lumii (EMKM)

1. Legile experimentale de bază elektromagnetizma2. Teoria câmpului electromagnetic lui Maxwell
Teoria 3. E-Lorentz

întrebări de testare
literatură