Доклад - Подреденост
Федерална митническа служба
Държавно учебно заведение
Висше професионално образование
„Българска митническа академия”
Презентация на тема: „Ред. Хаос. Растеж на ентропията"
121 групи: Илин Д.,
4. Увеличаване на ентропията…………………………………………………… 7
Всички природни процеси са съпроводени с нарастване на ентропията на Вселената; подобно твърдение често се нарича принцип на ентропията. Ентропията също така характеризира условията, при които се съхранява енергията: ако енергията се съхранява при висока температура, нейната ентропия е относително ниска, а качеството й, напротив, е високо. От друга страна, ако същото количество енергия се съхранява при ниска температура, тогава ентропията, свързана с тази енергия, е голяма и нейното качество е ниско.
Увеличаването на ентропията е характерна черта на природните процеси и съответства на съхранението на енергия при все по-ниски температури. По същия начин можем да кажем, че естествената посока на процесите на промяна се характеризира с намаляване на качеството на енергията.
Такова тълкуване на връзката между енергия и ентропия, при което ентропията характеризира условията за съхранение и съхраняване на енергия, е от голямо практическо значение. Първият закон на термодинамиката гласи, че енергията на изолирана система (и вероятно цялата вселена) остава постоянна. Следователно чрез изгаряне на изкопаеми горива – въглища, петрол, уран – ние не намаляваме общите енергийни запаси. В този смисъл енергийна криза по принцип е невъзможна, тъй като енергията в света винаги ще остане непроменена. Въпреки това, изгаряйки шепа въглища и капка петрол, ние увеличаваме ентропията на света, тъй като всички тези процеси се случват спонтанно. Всяко действие води допонижаване на качеството на енергията на Вселената. Тъй като процесът на използване на ресурсите бързо се ускорява в едно индустриализирано общество, ентропията на Вселената непрекъснато нараства. Необходимо е да се стремим да насочваме развитието на цивилизацията по пътя на намаляване на нивото на производство на ентропия и поддържане на качеството на енергията.
Концепцията за развитието на неживата и живата природа се разглежда като необратима насочена промяна в структурата на природните обекти, тъй като структурата отразява нивото на организация на материята.
Структурата е вътрешната организация на системата, която допринася за свързването на елементите, които изграждат системата, което определя нейното съществуване като цяло и нейните качествени характеристики. Структурата определя подреждането на елементите на даден обект. Елементи са всякакви явления, процеси, както и всякакви свойства и отношения, които се намират в някаква взаимна връзка и отношение помежду си.
Структурата е подреждането (композициите) на елементи, което се запазва (инвариантно) по отношение на определени промени (трансформации).
Подреждането е относително стабилен начин за свързване на елементи, придаващ холистичен характер на тяхното взаимодействие в рамките на вътрешно разчленен обект.
Най-важното свойство е неговата относителна стабилност, разбирана като запазване при промяна. Въпреки това подреждането съдържа определена динамика, отделни времеви моменти, е процес на разгръщане във времето и пространството на нови свойства на елементите.
Подредеността е общ, качествено определен и относително стабилен ред на вътрешните връзки между подсистемите на определена система. Понятието "ниво на организация" за разлика от понятието "структура" включва в допълнение идеята за промяна на структурите и тяхната последователност в хода на историческото развитие.развитие на системата от нейното създаване. Въпреки че промяната в структурата може да бъде произволна и не винаги насочена, промяната в нивото на организация се случва по необходим начин. Системи, които са достигнали подходящо ниво на организация и имат определена структура, придобиват способността да използват информация, за да поддържат непроменено (или повишават) нивото си на организация чрез контрол и допринасят за постоянството (или намаляването) на тяхната ентропия.
Етимология на понятието "хаос".
Хаосът, концепция, която най-накрая се оформи в древногръцката философия, е трагичен образ на космическото първично единство, началото и края на всичко, вечната смърт на всички живи същества и в същото време принципът и източникът на цялото развитие, той е неподреден, всемогъщ и безличен.
Хаос (гръцки cháos, от cháino - отварям, изплювам), в древногръцката митология безграничната първоначална маса, от която впоследствие се формира всичко, което съществува. В преносен смисъл - бъркотия, объркване.
От хаоса се интересуват физици, химици, биолози, математици, инженери и т. н. Тези изследователи се специализират в системи, които проявяват турбулентност, трудни са за описание и са със случаен характер, тоест те се занимават с безпорядък. Тук обаче имаше някои скептици. Някои математици казват, че теоретичните методи за изучаване на хаоса са свободни, базирани на ненадеждни модели и застрашават традиционните начини за тестване на решения. Въпреки това теорията на хаоса е спечелила последователи и има своите защитници във всеки голям университет или изследователски център. Тази теория предлага подход за изследване на системи, които не могат да бъдат описани с традиционни методи. За много учени теорията на хаоса е друг начин за решаване на много трудни проблеми.задачи, които изискват свежи идеи.
От времето на Нютон учените се опитват да обяснят поведението на сложна система, използвайки линейни (установяващи проста пряка зависимост) уравнения, които установяват пряка пропорционалност между стойността, дадена на входа на системата, и стойността, получена по същото време на изхода на системата. Ако знаете всички променливи, твърдят те, и имате достатъчно мощен компютър, за да вземе предвид всички несигурности, тогава можете да моделирате (т.е. да опишете с математически термини) всяка система, без значение колко сложна може да е тя. Пример за това е дългосрочна прогноза за времето. Метеоролозите бяха сред онези, които смятаха, че новите суперкомпютри ще направят дългосрочните прогнози за времето окончателно надеждни, но това не се случи. Работейки върху компютърни метеорологични модели, метеорологът от Масачузетския технологичен институт Едуард Лоренц показа, че моделите на хаотична система зависят силно от първоначалните условия и дребни, но непредсказуеми променливи - с други думи, времето по своята същност е хаотично.
Законът на истината в хаоса:
„Всяко хаотично (брауново) движение води до образуването на смислени двойки. Двойките са склонни да се обвързват. Или с хода на процеса в него се появява смисленост и ред. Хаосът е далеч (мириади и димиади светлинни години), но знаем закона му. Значи сме оттам или сме били в него.
Тези думи съдържат смисъла на най-важния проблем – Проблемът на избора.
Ентропия (гръцки en - в, вътре, trope - обръщане, трансформация) - една от величините, характеризиращи топлинното състояние на тяло или система от тела; мярка за вътрешното разстройство на системата; за всички процеси, протичащи в затворена система, ентропията или нараства (необратими процеси), или остава постоянна(обратими процеси).
Ентропията S е централната концепция на термодинамиката Ентропията е функция на състоянието, чийто диференциал е равен на намалената топлина dS = dQ/T, където Q е количеството топлина, T е температурата. Ентропията отдавна е смятана за сянката на „енергийната кралица“ W, нейния мистериозен двойник. Поведението им в затворена система е различно. Енергията в една затворена система нито се създава, нито се унищожава. Той се записва и не може да служи като индикатор за промени в системата (W = const). Ентропията се създава постоянно във всеки процес на преход към равновесие. Поведението на ентропията се определя от втория закон на термодинамиката или закона за нарастване на ентропията.
Растежът на ентропията не е неограничен. Стойността му в равновесие е максимална. Вторият закон на термодинамиката е законът и принципът на подбора, който ограничава физически осъществимите състояния, които могат да бъдат наблюдавани или „сготвени“. Законът забранява създаването на "вечен двигател от 2-ри вид".
Известният втори закон (закон) на термодинамиката във формулировката на немския физик Р. Клаузиус звучи така: "Топлината не преминава спонтанно от студено тяло към по-горещо." Законът за запазване и трансформация на енергията (първият закон на термодинамиката) по принцип не забранява такъв преход, стига количеството енергия да се запази в същия обем.
Но в действителност това никога не се случва. Тази едностранчивост, еднопосочност на преразпределението на енергията в затворени системи се подчертава от втория закон на термодинамиката. За да се отрази този процес, в термодинамиката беше въведена нова концепция за "ентропия". При ентропия те започнаха да намаляват степента на безпорядък на системата. По-точната формулировка на втория закон на термодинамиката е следната: при спонтанни процеси в системи с постоянна енергия ентропията винаги нараства. Физическисмисълът на нарастването на ентропията се свежда до факта, че изолирана (с постоянна енергия) система, състояща се от определен набор от частици, се стреми да премине в състояние с най-малко подредено движение на частиците. Това е най-простото състояние на системата или термодинамичното равновесие, при което движението на частиците е хаотично. Максималната ентропия означава пълно термодинамично равновесие, което е еквивалентно на хаос.
Въпреки това, въз основа на теорията за промяната на Пригожин, ентропията не е просто непрекъснато плъзгане на системата до състояние, лишено от всякаква организация. При определени условия ентропия
става прародител на реда.
* Макроскопичното състояние на термодинамична система, състояща се от краен набор от елементи (атоми, молекули) традиционно се характеризира с ентропията на Болцман (E), която статистически изразява втория закон на термодинамиката и има формата:
където: е константата на Болцман, а W е термодинамичната вероятност, която е броят на възможните микросъстояния на системата, през които може да се реализира това макросъстояние.
Законът за нарастващата ентропия е приложим само за достатъчно голям набор от частици, а за отделните молекули е просто невъзможно да се формулира.
Въпросите, свързани с ентропията в сложните системи и закона за увеличаване на ентропията, позволяват обективно да се възприемат процесите, протичащи в природата, и да се определят възможностите за намеса в тези процеси.
Законът за нарастващата ентропия е част от втория закон на термодинамиката, който обикновено се нарича експериментално получено твърдение за невъзможността да се построи вечен двигател от втори вид.
1. Ф.Ю. Сийгъл. Неизчерпаемостта на безкрая. Москва, "Наука", 1984 г
2.П.Аткинс. Ред и безпорядък в природата. Превод от английски Ю.Г. Рудого. Москва, Мир, 1987 г
3. Д. Лейзер. Създаване на картина на Вселената. Превод от английски С.А. Ламзин. Москва, Мир, 1988 г
4. Й. Нарликар. Яростна вселена. Превод от английски С.В. Будник. Москва, Мир, 1985 г