6-laboratoriya ishi Ideal gaz qonuniyatlarini o‘rganish

o'z-o'zini tashkil qilish va o'z-o'zini murakkablashtirish.
Shuni ta'kidlash kerakki, materiyaning o'z-o'zini rivojlantirish qobiliyati haqidagi postulat falsafaga ancha vaqt oldin kiritilgan. Ammo uning asosiy talabi tabiiy fanlar(fizika, kimyo) endigina amalga oshirila boshlandi. Ushbu muammolar ortidan, sinergiya- o'z-o'zini tashkil etish nazariyasi. Uning rivojlanishi bir necha o'n yillar oldin boshlangan va hozirda u bir necha yo'nalishlarda rivojlanmoqda: sinergetika (G. Xaken), muvozanatsiz termodinamika (I. Prigoji) va boshqalar. Ushbu sohalarning rivojlanishining tafsilotlari va soyalariga kirmasdan, biz g’oyalarni ishlab chiqadigan kompleksning umumiy ma’nosini xarakterlaydi, ularni sinergetik deb ataydi (G.Xaken atamasi).
Sinergetikaning dunyoqarashining asosiy o'zgarishini quyidagicha ifodalash mumkin:
a) Koinotdagi halokat va yaratilish, tanazzul va evolyutsiya jarayonlari hech bo'lmaganda teng huquqli;
b) yaratish jarayonlari (murakkabligi va tartibliligining ortishi) ular amalga oshirilayotgan tizimlarning xususiyatidan qat'i nazar, yagona algoritmga ega.
Shunday qilib, sinergetika tirik va jonsiz tabiatda o'z-o'zini tashkil qilishning ma'lum bir universal mexanizmini kashf etishga da'vo qiladi. O'z-o'zini tashkil etish deganda tushuniladi ochiq nomutanosib tizimning kamroq murakkab va tartibli tashkil etish shakllariga o'z-o'zidan o'tishi. Bundan kelib chiqadiki, sinergetikaning ob'ekti hech qanday tizim bo'lishi mumkin emas.
biz, lekin faqat kamida ikkita shartni qondiradiganlar:
a) ular ochiq bo'lishi kerak, ya'ni. atrof-muhit bilan modda yoki energiya almashinuvi;
b) ular ham sezilarli darajada muvozanatsiz bo'lishi kerak, ya'ni. termodinamik muvozanatdan uzoqroq holatda bo'lish.
Ammo biz bilgan tizimlarning aksariyati aynan shunday. Klassik termodinamikaning izolyatsiyalangan tizimlari ma'lum bir idealizatsiyadir; aslida bunday tizimlar qoida emas, istisno hisoblanadi. Butun olam bilan bu yanada qiyinroq - agar biz uni ochiq tizim deb hisoblasak, unda uning tashqi muhiti nima bo'lishi mumkin? Zamonaviy fizika vakuum bizning moddiy olamimiz uchun shunday vosita ekanligiga ishonadi.
Shunday qilib, sinergetikaning ta'kidlashicha, ochiq va o'ta muvozanatli bo'lmagan tizimlarning rivojlanishi murakkablik va tartibni oshirish orqali davom etadi. Bunday tizimning rivojlanish siklida ikki bosqich mavjud:
1. Yaxshi bashorat qilinadigan chiziqli o'zgarishlar bilan bir tekis evolyutsion rivojlanish davri, natijada tizimni qandaydir beqaror tanqidiy holatga keltiradi.
2. Kritik holatdan birdaniga, keskin ravishda chiqib, murakkablik va tartibning kattaroq darajasi bilan yangi barqaror holatga o'tish.
Muhim xususiyat: tizimning yangi barqaror holatga o'tishi noaniq. Kritik parametrlarga erishgandan so'ng, tizim kuchli beqarorlik holatidan u uchun ko'plab yangi barqaror holatlardan biriga "tushadi". Bu nuqtada (u bifurkatsiya nuqtasi deb ataladi) tizimning evolyutsion yo'li, go'yo vilkalar va rivojlanishning qaysi tarmog'i tanlanishi tasodifan hal qilinadi! Ammo "tanlov qilingan" va tizim sifat jihatidan yangi barqaror holatga o'tgandan so'ng, ortga qaytish yo'q. Bu jarayon qaytarilmasdir. Aytgancha, bundan kelib chiqadiki, bunday tizimlarning rivojlanishini oldindan aytib bo'lmaydi. Tizimning evolyutsiyasi uchun tarmoqlanish variantlarini hisoblash mumkin, ammo ulardan qaysi biri tasodifan tanlanishini aniq prognoz qilib bo'lmaydi.
Murakkabligi ortib borayotgan tuzilmalarning shakllanishining eng ommabop va yorqin misoli Benard hujayralari deb ataladigan gidrodinamikada yaxshi o'rganilgan hodisadir. Dumaloq yoki to'rtburchaklar idishdagi suyuqlik qizdirilganda, uning pastki va yuqori qatlamlari o'rtasida ma'lum bir harorat farqi (gradient) paydo bo'ladi. Agar gradient kichik bo'lsa, u holda issiqlik uzatish mikroskopik darajada sodir bo'ladi va makroskopik harakat sodir bo'lmaydi. Biroq, u ma'lum bir kritik qiymatga yetganda, suyuqlikda birdaniga makroskopik harakat (sakrash) paydo bo'lib, silindrsimon hujayralar shaklida aniq belgilangan tuzilmalarni hosil qiladi. Yuqoridan qaraganda, bunday so'l tartibli uyali chuqurchaga o'xshash barqaror uyali tuzilishga o'xshaydi.
Hammaga yaxshi ma'lum bo'lgan bu hodisa statistik mexanika nuqtai nazaridan mutlaqo aql bovar qilmaydi. Axir, bu shuni ko'rsatadiki, Benard hujayralari paydo bo'lgan paytda, milliardlab suyuqlik molekulalari, xuddi buyruq bo'yicha, muvofiqlashtirilgan, muvofiqlashtirilgan tarzda harakat qila boshlaydi, garchi bundan oldin ular butunlay tartibsiz harakatda bo'lgan. Aftidan, har bir molekula boshqalar nima qilayotganini “biladi” va umumiy shakllanishda harakat qilishni xohlaydi. (Aytgancha, "sinergetika" so'zining o'zi "qo'shma harakat" degan ma'noni anglatadi.) Bu erda klassik statistik qonunlar ishlamaydi, bu boshqa tartibdagi hodisa. Axir, bunday "to'g'ri" va barqaror "kooperativ" tuzilma tasodifan shakllangan bo'lsa ham, bu deyarli aql bovar qilmaydigan bo'lsa ham, u darhol qulab tushadi. Lekin u tegishli sharoitlarni saqlab turganda parchalanmaydi (tashqaridan energiya oqimi), lekin barqaror saqlanadi. Bu shuni anglatadiki, murakkabligi ortib borayotgan bunday tuzilmalarning paydo bo'lishi tasodif emas, balki naqshdir.
Ochiq nomutanosib tizimlarning boshqa sinflarida o'z-o'zini tashkil qilishning shunga o'xshash jarayonlarini izlash muvaffaqiyatli bo'lishini va'da qilganga o'xshaydi: lazer ta'siri mexanizmi, kristallarning o'sishi, kimyoviy soat (Belousov-Jabotinskiy reaktsiyasi), a'zolarning shakllanishi. tirik organizm, aholi dinamikasi, bozor iqtisodiyoti va nihoyat, bunda millionlab erkin shaxslarning xaotik harakatlari barqaror va barqaror shakllanishiga olib keladi.
murakkab makrotuzilmalar - bularning barchasi juda boshqacha tabiatdagi tizimlarning o'z-o'zini tashkil qilishiga misollardir.
Bunday hodisalarning sinergetik talqini ularni o'rganish uchun yangi imkoniyatlar va yo'nalishlarni ochadi. Umumlashtirilgan shaklda sinergetik yondashuvning yangiligi quyidagi pozitsiyalarda ifodalanishi mumkin:
Xaos nafaqat buzg'unchi, balki ijodiy, konstruktivdir; rivojlanish beqarorlik (xaotiklik) orqali amalga oshiriladi.
Klassik fan o‘rganib qolgan murakkab tizimlar evolyutsiyasining chiziqli tabiati qoida emas, balki istisno; bu tizimlarning ko'pchiligining rivojlanishi chiziqli emas. Va bu shuni anglatadiki, murakkab tizimlar uchun har doim evolyutsiyaning bir nechta mumkin bo'lgan usullari mavjud.
Rivojlanish bifurkatsiya nuqtalarida keyingi evolyutsiya uchun bir nechta ruxsat etilgan imkoniyatlardan birini tasodifiy tanlash orqali amalga oshiriladi. Shuning uchun tasodifiylik baxtsiz tushunmovchilik emas, u evolyutsiya mexanizmiga kiritilgan. Bu, shuningdek, tizimning hozirgi evolyutsiya yo'li tasodifiy tanlash bilan rad etilganidan yaxshiroq bo'lmasligi mumkinligini anglatadi.
Sinergetika fizika fanlaridan - termodinamikadan, radiofizikadan kelib chiqadi. Ammo uning g'oyalari fanlararodir. Ular tabiatshunoslikda ro'y berayotgan global evolyutsion sintez uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Shuning uchun sinergetika dunyoning zamonaviy ilmiy rasmining eng muhim tarkibiy qismlaridan biri sifatida qaraladi.