Примеры хаоса.

Хаос – широко распространенное нелинейное явление, которое встречается во всех дисциплинах. Проявление хаоса разнообразно. Это и турбулентные клубы сигаретного дыма, и водный след за судном на подводных крыльях, и вихреобразное образование по ходу плывущего судна, и «штопор» самолет при выходе из «пике», и неожиданная выдача компьютером потока случайных данных, и разрушительное действие компьютерного вируса, и возникновение фибрилляции сердца у сердечного больного.

Хаос – это события, способные приводить к катастрофам. Сообщения о тех или иных проявлениях хаоса встречаются почти во всех научных дисциплинах: астрономии, физике, биологии, химии, геологии, медицине, математике, общественных науках и т.д.

Причины хаоса.

Можно выделить ряд причин, в результате которых происходит потеря устойчивости и переход к хаосу:

1.шумы и внешние помехи, возмущающие факторы.

2.Наличие большого числа степеней свободы, которыми обладает система в процессе своего функционирования.

3.Достаточно сложная организация системы

4.«эффект бабочки», суть которого сводится к тому, что нелинейные системы чрезвычайно чувствительны к начальным условиям и обладать свойством быстро разводить первоначально близкие траектории (мушка, летящая перед носом короля может вызвать изменения в целом государстве).

Роль энтропии как меры хаоса.

Энтропия, в переводе с греческого означает превращение. Все процессы в природе протекают в направлении увеличения энтропии. Термодинамическому равновесию системы соответствует состояние с максимумом энтропии. Равновесие, которому соответствует максимум энтропии, называется абсолютно устойчивым. Таким образом, увеличение энтропии системы означает переход в состояние, имеющее большую вероятность. То есть энтропия характеризует вероятность, с которой устанавливается то или иное состояние, и является мерой хаотичности или необратимости. Это мера хаоса в расположении атомов, фотонов, электронов и других частиц. Чем больше порядка, тем меньше энтропия.

13. Порядок и беспорядок в природе. Упорядоченность строения физических объектов. Два возможных под­хода в объяснении порядка. Пространственная мо­дель соотношения порядка и хаоса. Диалектическое единство 0-мерной точки.

Хаос, беспорядок, как и порядок, гармония – понятия достаточно близкие. Беспорядок – это такое состояние, когда налицо много вещей, но нет основания отличать одну вещь от другой. Порядок есть не что иное, как различимое отношение совокупности вещей.

Существует два механизма, которые могут производить упорядоченные явления – статистический механизм, создающий порядок из беспорядка, на котором базируется поведение живого вещества. Живой организм противится переходу к атомарному беспорядку. На протяжении своей непродолжительной жизни он проявляет способность поддерживать себя и производить упорядоченные явления.

В математизированном подходе преобладают рассуждения, обосновывающие исчисления всех прошлых и будущих состояний Вселенной на основании того, что относительно какого-то момента известны все силы и положения частей.

В организмическом подходе будущее становится неизвестным не в силу изначальной определенности всех начальных положений объектов, начальных скоростей материальных частиц, действующих сил и результирующих уравнений.

Пространственная модель соотношения порядка и хаоса существует в 2-х вариантах.

В первом варианте хаосу отводится периферия, т.е. все, что ниже упорядоченного мира. Хаос понимается как движение вниз, в недра. Но он не только пугает буйством преисподней, но и привлекает скрытыми там несметными богатствами.

Второй вариант этой концепции представляет хаос как физическое место, необходимое для существования тел. Это бездна, пустота, т.е. хаос противопоставляется пространственной оформленности вообще. Этот вариант близок к концепции, рассматривающей n-мерную длительность, которая несет в своем потоке и позволяет чередоваться хаотическим и упорядоченным фазам становления.

Структура пространства дает возможность обсудить истоки полного хаоса и высшей упорядоченности. Они находятся в диалектическом единстве 0-мерной точки. Расходящиеся во все стороны направления олицетворяют полную неупорядоченность (хаос). Сходящиеся в одну точку направления являются воплощением полной упорядоченности. 0-мерных точек бесконечное множество. Поэтому возможности хаоса неограниченны. Отсюда следует возможность образования центров сходящихся направлений, т.е. хаос направлений содержит в себе возможность упорядоченности. Разнозначность точек и направлений говорит о равновесном состоянии пространства и является основой его существования. Однако структура пространства не допускает ни полного хаоса, ни полного порядка. Но и положение 50/50 в природе также не наблюдается. У природы есть некий набор средств противостоять нарастанию хаоса.

14. Принципы симметрии. Определение категорий сим­метрии, асимметрии, дисимметрии, антисимметрии. Операции симметрии. Универсальный характер сим­метрии и асимметрии в живой и неживой природе, математике, физике, техники, космологии.

Симметрия – однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структуры материального объекта относительно его преобразований. Это признак полноты и совершенства. Лишившись элементов симметрии, предмет утрачивает свое совершенство и красоту.

Четыре категории симметрии:

-- симметрия - однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структуры материального объекта относительно его преобразований;

-- асимметрия – это несимметрия, т. е. такое состояние, когда симметрия отсутствует;

-- дисимметрия – внутренняя, или расстроенная, симметрия, т. е. отсутствие у объекта некоторых элементов симметрии;

-- антисимметрия – противоположная симметрия, связанная с переменой знака фигуры.

Операции симметрии:

- отражение в плоскости симметрии;

- поворот вокруг оси симметрии;

- отражение в центре симметрии;

- перенос фигуры на расстояние;

- винтовые повороты.

Виды симметрий.

Среди разных типов симметрии различают пространственно-временные симметрии и внутренние симметрии.

Пространственно-временные симметрии можно разделить на симметрии, связанные с непрерывными и дискретными преобразованиями.

К непрерывным преобразованиям относятся:

- Перенос (сдвиг) системы как целого в пространстве.

- Изменение начала отсчета времени (сдвиг во времени).

- Поворот системы как целого в пространстве. Симметрия физических законов относительно этого преобразования означает эквивалентность всех направлений в пространстве.

- Переход к системе отсчета, движущейся относительно данной системы с постоянной скоростью

Среди дискретных пространственно-временных симметрий различают СРТ-симметрию и зеркальную симметрию. Симметрия СРТ заключается в том, что для любого движения частиц может осуществляться в природе симметричное ему движение античастиц. Зеркальная симметрия осуществляется в процессах, вызываемых сильными и электромагнитными взаимодействиями, а также в системах, связанных с помощью этих взаимодействий (атомах, атомных ядрах, молекулах, кристаллах).