Основные термины и положения синергетики

1. Основные термины и положения синергетики

2.

Хаос – явление
беспорядочного
случайного
поведения
элементов системы

3.

Демон Лапласа

4.

Хаотические системы –
физические системы, которые
чутко и интенсивно реагируют
на слабые внешние
возмущения на протяжении
длительного времени,
системы нелинейны, их
отклик непропорционален
величине внешнего
возмущающего воздействия

5. Экспоненциальный рост

6.

Флуктуация –
случайное
отклонение
физической
величины от ее
среднего значения

7.

8.

9.

10.

11. Принцип производства минимума энтропии

ΔS = ΔSi + ΔSe
Si энтропия внутренняя
Se энтропия из внешней
среды

12.

В точках бифуркации система
идет по пути, отвечающему
меньшему значению
производства энтропии

13.

14. Особенности поведения системы перед приближением к критической точке

1) наличие нескольких различных устойчивых
состояний;
2) существование неустойчивых состояний, из
которых система выводится слабыми
толчками;
3) возможность быстрого изменения системы
при малых изменениях внешних условий;
4) необратимость системы; 5) скачок,
катастрофа.

15.

16. Фрактальная структура

17.

Аттрактор — состояние
динамической системы,
к которому она
стремится в процессе
своего движения
(развития)

18.

19.

Странный аттрактор — аттрактор,
которому в фазовом
пространстве соответствует
область, притягивающая к себе
из окрестных областей все
фазовые траектории. Эти
траектории имеют сложную и
запутанную структуру и
представляют собой
незамкнутые кривые.

20. Аттрактор Лоренца

21.

Самоорганизация в широком
смысле – проявление
фундаментального
принципа природы,
лежащего в основе
развития от менее сложных
форм организации материи
к более сложным,
упорядоченным формам

22.

Самоорганизация в узком смысле –
природные нестационарные
процессы, переход открытой
неравновесной системы, достигшей
в своем развитии критического
состояния, в новое устойчивое
состояние с более высоким уровнем
сложности и упорядоченности по
сравнению с исходными
характеристиками

23.

Диссипация – переход энергии
упорядоченного движения в
энергию хаотического
движения (теплоту), затухание
движения, рассеяние энергии,
потеря информации

24.

Динамический хаос – система, в
которой отсутствуют источники
случайных отклонений
Детерминированный хаос – система,
в которой потоки возникают
обязательно, они организованны,
упорядочены, но место и время их
появления непредсказуемо

25. Информация есть отрицательная энтропия

• Информация – запомненный
выбор возможных
состояний, чем больше
состояний доступно системе,
тем больше энтропия
• В закрытых системах сумма
информации и энтропии
равна постоянной величине

26. Обратная связь

Отрицательная обратная
связь ослабляет внешнее
воздействие на систему,
стабилизирует ее.
Положительная –
увеличивает воздействие,
развивает

27.

Равновесная система
Неравновесная
система
Система закрыта, нет Система открыта,
притока энергии,
имеет приток энергии,
информации, вещества информации, вещества
извне
Система меняет свою Находится вдали от
структуру только при
точки
наличии сильных
термодинамического
возмущений, она
равновесия, её
находится в
присущи обоcтрения,
равновесии
быcтрые,
лавинообразные
переходы

28.

Мало
взаимодействующих
элементов
Много
взаимодействующих
элементов
Нечувствительна к
флуктуациям
Наличие
флуктуации и
бифуркации
Одно дискретное
устойчивое
состояние системы,
отсутствие
аттракторов
Множество
дискретных
устойчивых
состояний системы,
наличие аттракторов

29.

Элементы системы Приток энергии
пребывают в
создает в системе
хаотическом
упорядоченность;
движении; энтропия энтропия уменьшарастет
ется
Отрицательная
обратная связь
Положительная
обратная связь
Поведение системы Неопределенность
характеризуется
поведения
линейными
системы,
зависимостями
нелинейная

30.

Основные идеи синергетики:
– Процессы эволюции и деградации, разрушения
и созидания равноправны. Хаос не только
разрушителен, но и созидателен. Развитие
осуществляется через неустойчивость
(хаотичность).
– Процессы созидания (упорядоченности) имеют
единый алгоритм, независимо от природы,
специфики и характера систем, в которых они
осуществляются.
– Эволюция большинства сложных систем носит
нелинейный характер, т.е. для такого типа
систем всегда существует несколько
возможных вариантов развития.
Возникновение структур нарастающей
сложности не случайность, а закономерность.
Случайность встроена в механизм эволюции.

31.

Картина мира: окружающая
действительность состоит из
открытых систем разного
масштаба, развитие которых
протекает по единому алгоритму.
В основе алгоритма заложена
присущая материи способность
к самоорганизации,
проявляющаяся и
реализующаяся в критических
точках система. Самая крупная
система - Вселенная

32. Конвективная неустойчивость, или неустойчивость Бенара

33.

34.

35.

Реакция Белоусова — Жаботинского —
класс химических реакций, протекающих
в колебательном режиме, при котором
некоторые параметры реакции (цвет,
концентрация компонентов, температура
и др.) изменяются периодически,
образуя сложную пространственновременную структуру реакционной
среды.

36.

В 1969 г. Жаботинский с коллегами
обнаружили, что если
реагирующую смесь разместить
тонким плоским слоем, в нём
возникают волны изменения
концентрации, которые видны
невооружённым глазом в
присутствии индикаторов.