Реферат черные дыры по книге пригожин и стенгерс

Обновлено: 07.07.2024

Цель исследования: раскрыть научное наследие И.Р. Пригожина.
Задачи исследования:
1. Раскрыть короткие биографические моменты из жизни И.Р. Пригожина.
2. Проанализировать философию нестабильности И.Пригожина о воспитании человека мужества и ответственности за свою жизнь в мире нестабильных феноменов.
3. Охарактеризовать суть работы порядок из хаоса.

Содержание

Введение 2
1. Короткие биографические данные про Илью Романовича Пригожина 3
2. Философия нестабильности И. Пригожина о воспитании человека мужества и ответственности за свою жизнь в мире нестабильных феноменов 3
3. Порядок из хаоса: Новый диалог "ЧЕЛОВЕКА С ПРИРОДОЙ" 11
Вывод 22
Список использованной литературы 23

Прикрепленные файлы: 1 файл

ИЛЬЯ РОМАНОВИЧ ПРИГОЖИН.doc

7. Учитывать, что в основе механизма ускоренной самоорганизации личности как сложной нестабильной открытой макросистемы лежит нелинейный положительная обратная связь, действие которого способны возбуждать даже слабые педагогически целесообразные воздействия, которые выполняют роль микро-флуктуаций.

Учитывая основные положения философии нестабильности, следует определяться с задачами педагога по формированию у воспитанников положительных суггестивных комплексов, которые бы учитывали глубокие чувства ответственности за свою жизнь и готовности и мужества прожить ее в рамках наиболее полной самореализации внутренне заложенных потенциалов.

3. Порядок из хаоса: Новый диалог "ЧЕЛОВЕКА С ПРИРОДОЙ"

Вывод

В данной работе изложены короткие биографические данные из жизни Ильи Романовича Пригожина, а также основные постулаты его философии нестабильности о воспитании человека мужества и ответственности за жизнь в мире нестабильных феноменов и порядка из хаоса.

Илья Романович Пригожин родился 25 января 1917 года в Москве и в 1941 году закончил Брюссельский университет, а с начала шестидесятых годов прошлого века жил в США, где и в 1967 основал Центр по изучению сложных квантовых систем, которым руководил до своей смерти 28 мая 2003 года.

Илья Романович Пригожин доказал одну из основных теорем термодинамики неравновесных процессов - о минимуме производства энтропии в открытой системе.

Также неоспоримым вкладом Ильи Романовича Пригожина в развитие научной мысли является разработка философии нестабильности, которая основное внимание фокусирует на феноменах случайности, нестабильности, сменности и хаоса. Теория нестабильности Ильи Романовича Пригожина дает возможность изучать развитие сложно организованных нестабильных систем, к которым относится и человек.

Согласно философии нестабильности только в неравновесной системе могут иметь место уникальные события и флуктуации, которые способствуют расширению масштабов системы, повышению ее чувствительности к внешнему миру, и возникновению исторической перспективы. Хаос, таким образом, порождает порядок. Свобода выбора есть, но сам выбор ограничен возможностями объекта, поскольку объект является не пассивным инертным материалом, а обладает, если нужно, собственной "свободой".

Также теории И. Р. Пригожина позволяют расширить видение природы в сторону многообразия, заменив собой теории механической картины мира, ведь существуют детерминированные и необратимые процессы, т.е случайность, изменчивость, непостоянность и необратимость играют крайне важную роль, ведь все процессы нашего мира подчинены этим законам.

Список использованной литературы

1 Франкл СЛ . Крушение кумиров / / Соч., М, 1990. - С. 123

2 В.СЛутай . Философия современного образования . - К., 1996. - С. 78

3 Пригожин И. Философия нестабильности // Вопросы философии. - 1991 . - № 6.-С. 50.

4 Интервью с С.П.Курдюмовым // Вопросы философии. -1991 . - № 6 . - С. 56.

5 Князева Е.М. , Курдюмов СП. Синергетика как новое мироведения : диалог с И.Пригожиным // Вопросы философии. - 1992 . - № 12 . - С. 8

Настоящее время человек обозначает как золотой век развития науки и техники. Безусловно, это связано с определенными успехами и научными открытиями. Так, недавно были обнаружены такие феномены в космическом пространстве, называемые черными дырами. Несмотря на то, что мы не можем умозрительно наблюдать их, мы можем узнавать их существование по свойствам. В данном реферате описывается связь черных дыр и феномена времени, а также возможные варианты путешествия во времени, предложенные астрофизиками прошлого и нашего времени.

Содержание

Работа содержит 1 файл

Реферат Феномен времени и черные дыры.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Университет

студентка группы №0705

Как появляются черные дыры………………………………………………………………4
Что представляют из себя черные дыры…………………………………………………..4
Для чего нужны черные дыры……………………………………………………………. 5

Глава 3. Черные дыры как коридор времени…………………………… …………………9

Список использованной литературы…………………………………………………… …….11

Глава 1. Черные дыры

До недавнего времени считалось загадкой, что черные дыры существуют. Однако, благодаря наблюдению спутника с кусочками зеркала (одними – в космосе, остальными – на Земле) ученые узнали, что что-то огромное и невероятное поглощает огромный луч света. Увы, невозможно произвести наблюдение за черной дырой в прямом смысле этого слова, но можно строить гипотезы и теорию, исходя из ее видимых свойств и действий, происходящих рядом с ней.

Рассмотрим, из каких элементов состоит черная дыра.

Согласно немецкому астроному К. Шварцшильду, всё вещество черной дыры собирается в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре — математики называют такой объект сингулярным возмущением [1]. За счет нее и образуется невероятная сила, как назвал бы ее Ньютон, сила притяжения.

Помимо сингулярного возмущения, черная дыра обладает горизонтом событий. Такое название вполне обоснованно – оно связано с главным свойством черной дыры, о котором мы уже упоминали выше – она поглощает все, что находится рядом. Горизонт событий - односторонне пропускающая поверхность в пространстве-времени, из которой ничто не может вырваться. Его также часто называют поверхностью черной дыры.

Наконец, с внешней стороны черную дыру окружает фотонная сфера, состоящая из лучей света, движущихся по неустойчивым световым орбитам [3].

Таким образом, мы кратко описали черную дыру, назвали основные ее свойства, а также теоретически обозначили ее появление. Рассмотрим теперь значение черных дыр для нашей вселенной.

До недавнего времени черные дыры, подобно драконам или феям, считались объектом мистических рассказов, и упоминание о них в серьезном смысле могло вызывать лишь смех. Но при обнаружении свойств черных дыр – своеобразного подтверждения их существования, ученые старались углубить свои знания, поэтому построили множество гипотез о том, зачем нужны черные дыры, для чего они существуют.

Таким образом, можно сделать небольшой вывод о том, что черные дыры необходимы для нашей галактики, да и вообще, для всей вселенной. Без них не было бы звезд, галактик, планет, в конце концов, без них не было бы нас с вами.

Теперь мы можем перейти к рассуждению о том, что же такое время, как оно действует и как связано с черной дырой.

Глава 2. Феномен времени

2.1. Что такое время

Если я, к примеру, говорю: “Этот поезд прибывает сюда в 7 часов”, – то это означает примерно следующее: указание маленькой стрелки моих часов на 7 часов и прибытие поезда суть одновременные события… Время событий – это одновременное с событием показание покоящихся часов, которые находятся в месте события [5]. Мы не можем, в общем-то, дать четкое определение времени в чистом виде. Именно поэтому Эйнштейн использует определение через предметы, созданные трудом человека. Ведь наручные, настенные или какие-то другие часы в материальном их понимании – это продукт человеческой деятельности.

Не следует придавать абсолютного значения понятию одновременности. Два события, одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся относительно данной системы [6]. В данном случае вспоминаются рассуждения Эйнштейна о поезде, который проходит одинаковое расстояние за разные временные отрезки, что зависит от положения тела наблюдателя в пространстве. Время не является абсолютным, хотя, до XX в. так и считалось. Абсолютной является скорость света. Нельзя сказать, что время имеет абсолютный, т.е. независимый от состояния движения системы отсчета смысл. Это и есть произвол, который содержался в нашей кинематике [7]. Положение становится еще более поразительным, если представить себе следующее: если часы, синхронизированные с другими подобными, заставить двигаться в одном направлении с большой скоростью, приближающейся к скорости света, а затем вернуть к первым, то окажется, что на двигавшихся прошло меньше времени, чем на покоившихся. Следует добавить, что выводы, которые справедливы для этих часов, взятых нами в качестве простой системы, представляющей все физические процессы, остается в силе и для замкнутой физической системы с каким-либо другим устройством. Например, если бы мы поместили живой организм в некий футляр и заставили бы всю эту систему совершить такое же движение вперед и обратно, как описанные выше часы, то можно было бы достичь того, что этот организм после возвращения в исходный пункт из своего сколь угодно далекого путешествия изменился бы сколь угодно мало, в то время как подобные ему организмы, оставленные в пункте отправления в состоянии покоя, давно бы уже уступили место новым поколениям. Для движущегося организма длительное время путешествия будет лишь мгновением, если движение будет происходить со скоростью, близкой к скорости света! Это – неизбежное следствие наших исходных принципов, к которым нас приводит опыт [8].

2.2. Феномен времени

Таким образом, мы знаем, что в разных пространствах течет разное время. Феноменальная трактовка времени подразумевает существование природного явления, процесса, или объекта, свойства которого ответственны за характеристики, приписываемые самому времени [9]. А. П. Левич изучал и стремился объяснить феномен времени. Он также дал определение референта времени - природного процесса, явления, "носителя", свойства которого могут быть отождествлены или корреспондированы со свойствами, приписываемыми феномену времени [9].

Недавно в Новосибирске был проведен эксперимент: в две герметически запаянные колбы были помещены микробы: здоровые и зараженные вирусом. Колбы некоторое время стояли рядом. Затем штамм здоровых микробов ввели животным, и те заразились вирусом. Это значит, что одни микробы заразили других бесконтактным путем. Причина такого феномена кроется в свойствах времени.

Не так давно астроном Н. А. Козырев экспериментально показал, что у времени есть плотность, а любое изменение организованности физической среды ведет за собой изменение плотности времени. В свою очередь, изменение плотности времени, мгновенно распространяясь в пространстве, вызывает изменение физического Состояния тел, встречающихся на ее пути [10]. Мозг живых существ, вероятно, может воспринимать изменение плотности времени, а вместе с ней и информацию в виде мысли и образов.

Дело в том, что мы точно не знаем, что представляет из себя время, мы можем лишь рассуждать, следуя примеру Эйнштейна, о том, как может изменяться время в зависимости от точки наблюдения – нашего положения в пространстве.

Глава 3. Черные дыры как коридор времени

Существует гипотеза о том, что черные дыры являются своеобразным коридором во времени. Многие люди мечтают о создании возможности перемещаться во времени. В каком-то смысле мы все перемещаемся во времени, только (в нашем пространстве) с одинаковой скоростью и только в одном направлении. Мы можем посмотреть на свои часы и засечь время течения какого-либо действия (например, эстафеты). При этом, если мы спросим у человека, который тоже засек время в тот же момент, что и мы, и остановил свой счет тогда же, когда и мы, он наверняка скажет нам ту же цифру, которая получилась у нас. Это, конечно, при условии исправности наших и его часов.

Черная дыра окружена гравитационным полем, в котором тела достигают скорости света. Предполагается, что в глубине черной дыры - предположительно, в центре, в так называемой точке сингуляра - законы физики прекращают действовать, и пространственная и временная координаты, грубо говоря, меняются местами, а путешествие в пространстве становится путешествием во времени. Кроме того, физики предположили, что если есть черные дыры, затягивающие все, оказавшееся в зоне воздействия, то где-то там, в “ядре” дыры, должна быть некая “белая дыра”, выталкивающая материю со столь же сокрушительной силой.

В центре черной дыры находится коридор, где пространство и время меняют свои характеристики. Однако есть одно “но”: прежде чем тело достигнет зоны, где законы традиционной физики перестают действовать, оно будет разрушено. Эта точка зрения была высказана физиком Калифорнийского института технологии Кипом Торном, автором монографии “Черные дыры и искривление времени” [11]. Эти черные дыры-тоннели могут связывать отдаленные в пространстве точки, которые существуют в принципиально разных временных плоскостях. Кип Торн абсолютно серьезно в преддверии открытия этих тоннелей предлагал для поддержания их открытыми покрывать поверхность туннеля неким веществом с отрицательной плотностью энергии. Гравитационные силы будут стремиться разрушить туннель, захлопнуть его, а покрытие будет расталкивать стенки и удерживать от коллапса. Таким образом, мы сможем проникнуть в черную дыру и узнать, что находится внутри, возможно, сможем двигаться во времени назад и далеко вперед.

Помимо проблем технического характера, физики обсуждают и возможные конфликты времени. Реальная проблема, которая может ждать путешественников, - парадоксы времени. Их возникнет множество, и все они будут связаны с возможным воздействием на ход уже совершенных событий - “парадокс дедушки”, например. Большинство теоретиков сошлись на том, что всякое воздействие на ход совершенного создает новую, параллельную реальность либо другую “мировую линию”, ничуть не мешающую существованию “исходной”. И таких “параллельностей” будет ровно столько, сколько необходимо для непротиворечивого существования каждой из них. Вообще надо заметить, что рассуждения, дискуссии и лекции о природе времени и возможности путешествия во времени до сих пор остаются излюбленным занятием серьезных физиков - своего рода интеллектуальной забавой. В свое время астрофизик NASA Карл Саган в ответ на заявление Стивена Хокинга о том, что, если бы путешествия во времени были бы возможны, среди нас было бы полно “ребят из будущего”, парировал, что есть, как минимум, дюжина способов опровергнуть это заявление.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Образование чёрных дыр

Самый очевидный способ сформировать черную дыру — это разрушить ядро массивной звезды. До тех пор, пока звезда не исчерпала свои запасы ядерного топлива, ее равновесие поддерживается термоядерными реакциями (превращение водорода в гелий, затем в углерод и т.д.). гладить в самых массивных звездах). Тепло, вырабатываемое в результате этих реакций, компенсирует потерю энергии, покидающей звезду с ее излучением и звездным ветром. Термоядерные реакции поддерживают высокое давление в кишечнике звезды и препятствуют ее сжатию под действием собственной силы тяжести. Однако со временем ядерное топливо высыхает, и звезда начинает сжиматься.

Свойства чёрных дыр

Важно, чтобы гравитация действовала одинаково на все физические системы: Все часы показывают, что время замедляется, а все линейки показывают, что пространство расширяется вблизи черной дыры. Это означает, что черная дыра изгибает геометрию пространства и времени вокруг нее. За пределами черной дыры эта кривизна невелика, а рядом с черной дырой она настолько велика, что световые лучи могут двигаться по кругу вокруг черной дыры. За пределами черной дыры ее гравитационное поле точно описывается в теории Ньютона для тела равной массы, но вблизи черной дыры гравитационное поле становится намного сильнее, чем предсказывает теория Ньютона.

Если бы вы могли наблюдать, как звезда в телескопе превращается в черную дыру, вы бы сначала увидели, как она сжимается все быстрее и быстрее, но по мере приближения ее поверхности к радиусу тяжести сжатие замедляется, пока не достигнет полной остановки. Свет, исходящий от звезды, будет ослабевать и краснеть до тех пор, пока не будет полностью погашен. Это происходит потому, что фотоны теряют энергию, когда они преодолевают гравитацию, и им требуется больше времени, чтобы добраться до нас. Когда поверхность звезды достигает гравитационного радиуса, требуется бесконечное количество времени, чтобы свет достиг каждого наблюдателя, даже относительно близко расположенного к звезде (а фотоны теряют всю свою энергию). Следовательно, мы никогда не будем ждать этого момента, и, кроме того, никогда не увидим, что произойдет со звездой ниже горизонта события, но теоретически этот процесс можно изучить.

Рядом с черной дырой время проходит медленнее, чем далеко от нее. Если удаленный наблюдатель бросит горящий фонарик в направлении черной дыры, он увидит, что фонарик падает все быстрее и быстрее, но затем, по мере приближения к поверхности Шварцшильда, он замедлится, а его свет потускнеет и покраснеет (так как скорость вибрации всех его атомов и молекул замедляется). С точки зрения далекого наблюдателя, фонарь практически остановится и станет невидимым, так как никогда не сможет пройти сквозь поверхность черной дыры. Но если бы наблюдатель сам прыгнул туда с фонариком, он бы за короткое время пересек поверхность черной дыры и упал в центр черной дыры, разорванной на части сильными приливно-отливными гравитационными силами, возникающими в результате различного притяжения на разных расстояниях от центра.

Ультра-массивные черные дыры

Согласно нашему сегодняшнему пониманию, протяженные очень массивные черные дыры образуют ядра большинства галактик. Среди них массивная черная дыра в ядре нашей галактики, Стрелец А*.

В настоящее время существование черных дыр в звездном и галактическом масштабе рассматривается большинством ученых как доказанное астрономическое наблюдение.

Американские астрономы обнаружили, что массу сверхмассивных черных дыр можно существенно недооценить. Исследователи обнаружили, что масса центральной черной дыры должна составлять не менее 6,4 млрд. масс Солнца, чтобы звезды в галактике M87 (которая находится на расстоянии 50 млн. световых лет от Земли) могли двигаться в их нынешнем виде, что в два раза больше, чем текущая оценка ядра M87, которое имеет 3 млрд. масс Солнца.

Первичная

Черные дыры в настоящее время имеют статус гипотезы. При достаточно больших отклонениях от однородности гравитационного поля и плотности материи в первые моменты жизни во Вселенной в результате коллапса могут образовываться черные дыры. В то же время их масса не ограничена снизу, как при звездном обрушении — возможно, их масса достаточно мала. Обнаружение первичных черных дыр представляет особый интерес в связи с возможностью изучения феномена испарения черной дыры. квантовая гравитация черной дыры

Квант

Предполагается, что в результате ядерных реакций черные дыры образуют стабильные микроскопические черные дыры, так называемые квантовые черные дыры. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации. Однако по общим причинам весьма вероятно, что массовый спектр черных дыр дискретный и что существует минимальная черная дыра — плоская черная дыра. Его масса около 10-5 г, а радиус — 10-35 м. Длина волны комптонской черной дыры в порядке ее гравитационного радиуса равна радиусу ее гравитации.

Заключение

Ты можешь многому научиться о черных дырах, если будешь внимательно их изучать. В глубинах Вселенной столько нового и неизвестного, что, я думаю, будет изучаться еще долгое время. Уверен, что по мере совершенствования технологий однажды мы сможем узнать, опровергнуть или доказать предположения и гипотезы, которые люди выдвигали сотни лет назад.

Список литературы

Образовательный сайт для студентов и школьников

Наше видение природы претерпевает радикальные изменения в сторону множественности, темпоральности и сложности. Долгое время в западной науке доминировала механическая картина мироздания. Ныне мы сознаем, что живем в плюралистическом мире. Существуют явления, которые представляются нам детерминированными и обратимыми. Таковы, например, движения маятника без трения или Земли вокруг Солнца. Но существуют также и необратимые процессы, которые как бы несут в себе стрелу времени. Например, если слить две такие жидкости, как спирт и вода, то из опыта известно, что со временем они перемешаются. Обратный процесс — спонтанное разделение смеси на чистую воду и чистый спирт — никогда не наблюдается. Следовательно, перемешивание спирта и воды — необратимый процесс. Вся химия, по существу, представляет собой нескончаемый перечень таких необратимых процессов.

Ясно, что, помимо детерминированных процессов, некоторые фундаментальные явления, такие, например, как биологическая эволюция или эволюция человеческих культур, должны содержать некий вероятностный элемент. Даже ученый, глубоко убежденный в правильности детерминистических описаний, вряд ли осмелится утверждать, что в момент Большого взрыва, т.е. возникновения известной нам Вселенной, дата выхода в свет нашей книги была начертана на скрижалях законов природы. Классическая физика рассматривала фундаментальные процессы как детерминированные и обратимые. Процессы, связанные со случайностью или необратимостью, считались досадными исключениями из общего правила. Ныне мы видим, сколь важную роль играют повсюду необратимые процессы и флуктуации.

Революция, о которой идет речь, происходит на всех уровнях: на уровне элементарных частиц, в космологии, на уровне так называемой макроскопической физики, охватывающей физику и химию атомов или молекул, рассматриваемых либо индивидуально, либо глобально, как это делается, например, при изучении жидкостей или газов. Возможно, что именно на макроскопическом уровне концептуальный переворот в естествознании прослеживается наиболее отчетливо. Классическая динамика и современная химия переживают в настоящее время период коренных перемен. Если бы несколько лет назад мы спросили физика, какие явления позволяет объяснить его наука и какие проблемы остаются открытыми, он, вероятно, ответил бы, что мы еще не достигли адекватного понимания элементарных частиц или космологической эволюции, но располагаем вполне удовлетворительными знаниями о процессах, протекающих в масштабах, промежуточных между субмикроскопическим и космологическим уровнями. Ныне меньшинство исследователей, к которому принадлежат авторы этой книги и которое с каждым днем все возрастает, не разделяют подобного оптимизма: мы лишь начинаем понимать уровень природы, на котором живем, и именно этому уровню в нашей книге уделено основное внимание.

Для правильной оценки происходящего ныне концептуального перевооружения физики необходимо рассмотреть этот процесс в надлежащей исторической перспективе. История науки — отнюдь не линейная развертка серии последовательных приближений к некоторой глубокой истине. История науки изобилует противоречиями, неожиданными поворотами. Значительную часть нашей книги мы посвятили схеме исторического развития западной науки, начиная с Ньютона, т.е. с событий трехсотлетней давности. Историю науки мы стремились вписать в историю мысли, с тем чтобы интегрировать ее с эволюцией западной культуры на протяжении последних трех столетий. Только так мы можем по достоинству оценить неповторимость того момента, в который нам выпало жить.

В доставшемся нам научном наследии имеются два фундаментальных вопроса, на которые нашим предшественникам не удалось найти ответ. Один из них — вопрос об отношении хаоса и порядка. Знаменитый закон возрастания энтропии описывает мир как непрестанно эволюционирующий от порядка к хаосу. Вместе с тем, как показывает биологическая или социальная эволюция, сложное возникает из простого. Как такое может быть? Каким образом из хаоса может возникнуть структура? В ответе на этот вопрос ныне удалось продвинуться довольно далеко. Теперь нам известно, что неравновесность — поток вещества или энергии — может быть источником порядка.

В наши дни основной акцент научных исследований переместился с субстанции на отношение, связь, время.

Столь резкое изменение перспективы отнюдь не является результатом принятия произвольного решения. В физике нас вынуждают к нему новые непредвиденные открытия. Кто бы мог ожидать, что многие (если даже не все) элементарные частицы окажутся нестабильными? Кто бы мог ожидать, что с экспериментальным подтверждением гипотезы расширяющейся Вселенной перед нами откроется возможность проследить историю окружающего нас мира как единого целого?

По своему характеру наша Вселенная плюралистична, комплексна. Структуры могут исчезать, но могут и возникать. Одни процессы при существующем уровне знаний допускают описание с помощью детерминированных уравнений, другие требуют привлечения вероятностных соображений.

Как можно преодолеть явное противоречие между детерминированным и случайным? Ведь мы живем в едином мире. Как будет показано в дальнейшем, мы лишь теперь начинаем по достоинству оценивать значение всего круга проблем, связанных с необходимостью и случайностью. Кроме того, мы придаем совершенно иное, а иногда и прямо противоположное, чем классическая физика, значение различным наблюдаемым и описываемым нами явлениям. Мы уже упоминали о том, что по существовавшей ранее традиции фундаментальные процессы было принято считать детерминированными и обратимыми, а процессы, так или иначе связанные со случайностью или необратимостью, трактовать как исключения из общего правила. Ныне мы повсюду видим, сколь важную роль играют необратимые процессы, флуктуации. Модели, рассмотрением которых занималась классическая физика, соответствуют, как мы сейчас понимаем, лишь предельным ситуациям. Их можно создать искусственно, поместив систему в ящик и подождав, пока она не придет в состояние равновесия.

Искусственное может быть детерминированным и обратимым. Естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости. Это замечание приводит нас к новому взгляду на роль материи во Вселенной. Материя — более не пассивная субстанция, описываемая в рамках механистической картины мира, ей также свойственна спонтанная активность. Отличие нового взгляда на мир от традиционного столь глубоко, что, как уже упоминалось в, предисловии, мы можем с полным основанием говорить о новом диалоге человека с природой.

На протяжении XIX в. в центре внимания находилось исследование конечного состояния термодинамической эволюции. Термодинамика XIX в. была равновесной термодинамикой. На неравновесные процессы смотрели как на второстепенные детали, возмущения, мелкие несущественные подробности, не заслуживающие специального изучения. В настоящее время ситуации полностью изменилась. Ныне мы знаем, что вдали от равновесия могут спонтанно возникать новые типы структур. В сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса, к порядку. Могут возникать новые динамические состояния материи, отражающие взаимодействие данной системы с окружающей средой. Эти новые структуры мы назвали диссипативными структурами, стремясь подчеркнуть конструктивную роль диссипативных процессов в их образовании.

Необходимо также добавить, что тип диссипативной структуры в значительной степени зависит от условий ее образования. Существенную роль в отборе механизма самоорганизации могут играть внешние поля, например гравитационное поле Земли или магнитное поле.

Резюмируя, можно сказать, что в двух первых частях нашей книги мы рассматриваем два противоборствующих взгляда на физический мир: статический подход классической динамики и эволюционный взгляд, основанный на использовании понятия энтропии. Конфронтация между столь противоположными подходами неизбежна. Ее долго сдерживал традиционный взгляд на необратимость как на иллюзию, приближение. Время в лишенную времени Вселенную ввел человек. Для нас неприемлемо такое решение проблемы необратимости, при котором необратимость низводится до иллюзии или является следствием тех или иных приближений, поскольку, как мы теперь знаем, необратимость может быть источником порядка, когерентности, организации.

Конфронтация вневременного подхода классической механики и эволюционного подхода стала неизбежной. Острому столкновению этих двух противоположных подходов к описанию мира посвящена третья часть нашей книги. В ней мы подробно рассматриваем традиционные попытки решения проблем необратимости, предпринятые сначала в классической, а затем и квантовой механике. Особую роль при этом сыграли пионерские работы Больцмана и Гиббса. Тем не менее мы можем с полным основанием утверждать, что проблема необратимости во многом осталась нерешенной.

Ныне мы можем с большей точностью судить об истоках понятия времени в природе, и это обстоятельство приводит к далеко идущим последствиям. Необратимость вводится в макроскопический мир вторым началом термодинамики — законом неубывания энтропии. Теперь мы понимаем второе начало термодинамики и на микроскопическом уровне. Как будет показано в дальнейшем, второе начало термодинамики выполняет функции правила отбора — ограничения начальных условий, распространяющиеся в последующие моменты времени по законам динамики. Тем самым второе начало вводит в наше описание природы новый, несводимый к чему-либо элемент. Второе начало термодинамики не противоречит динамике, но не может быть выведено из нее.

Мы считаем, что находимся на пути к новому синтезу, новой концепции природы. Возможно, когда-нибудь нам удастся слить воедино западную традицию, придающую первостепенное значение экспериментированию и количественным формулировкам, и такую традицию, как китайская, с ее представлениями о спонтанно изменяющемся самоорганизующемся мире. В начале введения мы привели слова Жака Моно об одиночестве человека во Вселенной. Вывод, к которому он приходит, гласит:

Моно, по-видимому, прав. Древний союз разрушен до основания. Но мы усматриваем свое предназначение не в том, чтобы оплакивать былое, а в том, чтобы в необычайном разнообразии современных естественных наук попытаться найти путеводную нить, ведущую к какой-то единой картине мира. Каждый великий период в истории естествознания приводит к своей модели природы. Для классической науки такой моделью были часы, для XIX века — периода промышленной революции — паровой двигатель. Что станет символом для нас? Наш идеал, по-видимому, наиболее полно выражает скульптура — от искусства Древней Индии или Центральной Америки доколумбовой эпохи до современного искусства. В некоторых наиболее совершенных образцах скульптуры, например в фигуре пляшущего Шивы или в миниатюрных моделях храмов Герреро, отчетливо ощутим поиск трудноуловимого перехода от покоя к движению, от времени остановившегося к времени текущему. Мы убеждены в том, что именно эта конфронтация определяет неповторимое своеобразие нашего времени.

Связав энтропию с динамической системой, мы тем самым возвращаемся к концепции Больцмана: вероятность достигает максимума в состоянии равновесия. Структурные единицы, которые мы используем при описании термодинамической эволюции, в состоянии равновесия ведут себя хаотически. В отличие от этого в слабо неравновесных условиях возникают корреляции и когерентность.

Мы искали общие, всеобъемлющие схемы, которые допускали бы описание на языке вечных законов, но обнаружили время, события, частицы, претерпевающие различные превращения. Занимаясь поиском симметрии, мы с удивлением обнаружили на всех уровнях — от элементарных частиц до биологии и экологии — процессы, сопровождающиеся нарушением симметрии. Мы описали в нашей книге столкновение между динамикой с присущей ей симметрией во времени и термодинамикой, для которой характерна односторонняя направленность времени.

На наших глазах возникает новое единство: необратимость есть источник порядка на всех уровнях. Необратимость есть тот механизм, который создает порядок из хаоса.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М., 1986. С. 34-37, 47-50, 53-61, 65-66, 357, 363.

Читайте также: