Kde nájdem zrozumiteľný popis Iľjovej teórie disipatívnych štruktúr
1 odpoveď
Pokiaľ viem, stále neexistuje populárno-vedecký prehľad o tejto teórii. Tej by som sa mohol pokojne venovať hneď po dokončení môjho súčasného knižného projektu.
Existuje niekoľko kníh, ktoré sú veľmi technické a hlavne obsahujú matematiku, ale z ktorých je ťažké odvodiť význam tejto teórie, napríklad:
Iľja Prigogín, Zákony chaosu. Toto je iba zoznam matematických nástrojov
Ilya Prigogine, Od bytia k bytiu: to je tiež veľmi silno zamerané na teóriu s prekladanými vysvetleniami
Najpravdepodobnejšia otázka:
Cestujúci, Prigogín, „Paradox času“. Toto je vedecko-filozofické vysvetlenie TDS (Teória disipatívnych štruktúr), ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou predstavuje obsah, význam a účinky TDS z pohľadu 80. rokov. Túto knihu môžem jednoznačne odporučiť, ale je k dispozícii iba v antikvariátoch.
Inak by ste si to mohli vygoogliť. Existuje niekoľko vedeckých esejí/prednáškových skriptov, v ktorých je možné sledovať hlavné črty TDS a jeho ďalší vývoj až do súčasnosti.
Príkladom môže byť:
http: //www.google.de/url gggXDCAck7Oqd8jvnxrg
Ďakujeme za užitočné zaradenie 3 kníh.
Dá sa disipatívne štruktúry chápať ako druh Zostatok nevyvážený vytvoriť (v tom zmysle, že neustále vstrekovanie energie do systému - boj, ktorý podporuje proti narušeniu rovnováhy v systéme - zabráni dokončeniu tohto prerušenia?
Som z toho naozaj nadšený. Trochu ste takpovediac narazili na značku. Toto je presne ten bod, v ktorom klasická fyzika (lineárna dynamika, deterministická, redukčná, blízka termodynamickej rovnováhe, Newton, Einstein, Planck, striktne kauzálna) z Prigoginovej novej fyziky (nelineárna, neurčitá, neredukovateľná, nezvratná, stochastická, vznikajúci).
V klasickej dynamike platí Boltzmannov zákon veľkých čísel. Malé výkyvy na mikroúrovni sa stratia v štatistickom priemere na makroúrovni. Preto druhý zákon termodynamiky vyžaduje, aby sa porucha iba zvyšovala, entropia sa vždy snaží na maximum.
V nelineárnej dynamike sa pojem porucha už nemôže používať v súvislosti s entropiou. Prigogine objavil, že existujú štruktúry, v ktorých je boltzmannovský chaos lokálne zrušený a v tejto úzko ohraničenej oblasti, ktorá je ďaleko od termodynamickej rovnováhy (maximum entropie), je možné nastoliť rovnovážny tok možno získať. Prigogín nazýva také štruktúry disipatívnymi štruktúrami.
Skoro som zabudol zaujímavú knihu a na poličke ju mám dokonca dvakrát.
Prigogín/Cestujúci, dialóg s prírodou.
Aj keď je kniha založená na TDS, predstavuje iba jej obsah bez toho, aby bola príliš fyzikálna, chemická alebo matematická. Základné vedomosti by už mali byť k dispozícii. Prigonie tu opisuje takpovediac filozofický dopad jeho celoživotného diela vo svetle histórie vedy a vytvára ateistický svetonázor zmierlivý s prírodou. V niektorých prípadoch namieta proti viere vo vedu a popiera fyzikom ich vlastnú kompetenciu pre celé vysvetlenie sveta.
Kniha bola napísaná približne v rovnakom čase (1980) ako Stručná história Hawkingovho času (1988). Obidve sú viac zamerané na populárnu vedu. Zatiaľ čo bol Hawking pôvodne oslavovaný, čoraz viac sa odstraňuje, a to nielen kvôli Prigogine, z niektorých výrokov a dokonca z celých kapitol.
Skutočný význam prigogínu je uznávaný stále viac a viac iba dobrých 10 rokov a interdisciplinárna vedecká revolúcia, ktorú ohlásil, teraz skutočne prebieha v širokom meradle.
Prečo je teória disipatívnych štruktúr údajne taká revolučná ?
Dobrá otázka. Musím sa však bez väčšieho vysvetlenia obmedziť na niekoľko kľúčových slov.
Najdôležitejší fyzici sú:
Newton: založil fyziku Zeme (Mesoksmos)
Einstein: založil fyziku veľmi veľkého (makrokozmu)
Planck: založil fyziku veľmi malého mikrokozmu
Prigogín: základ fyziky živých (biokozmos)
Einstein a Planck rozšírili fyziku bez zmeny svetonázoru a metodiky a ich vplyv mimo fyziky je tiež dosť malý.
Okrem fyziky zmenili Newton a Prigogine svetonázor a vedeckú metodológiu. Obaja mali obrovský vplyv na ďalšie oblasti vedy.
Pred Newtonom existoval nábožensky formovaný, mytologický holistický svetonázor. Na základe Descartesa vyvinul Newton ďalej mechanický svetonázor a zaviedol analýzu do fyziky. Výsledným svetonázorom bol determinizmus. Veľkým úspechom bolo, že mnohé javy už nebolo možné ospravedlniť božským vplyvom, ale prírodnými zákonmi. Newtonovská fyzika spôsobila svojou metodológiou rozkol medzi prírodnými a humanitnými vedami, pretože fyzikálna metodika bola pre iné oblasti úplne nevhodná. Iba v okrajovej oblasti fyziky, termodynamiky, sa od nepamäti používala iná metodika. Namiesto analytického prístupu sa tu uplatňuje systémový prístup.
Prigogine rozpoznal mechanistický svetonázor a determinizmus ako hraničný prípad v blízkosti termodynamickej rovnováhy a zistil, že väčšina vecí okolo nás sa pohybuje ďaleko od termodynamickej rovnováhy a že klasická fyzika tam úplne zlyháva. Je to tak preto, lebo klasická fyzika pozná iba stavy a procesy, ale nie jednorazové udalosti. Prigogine predstavil jednorazové udalosti, ktoré vytvárajú nové udalosti.
V rámci teórie disipatívnych štruktúr predstavil Prigogine fyzike niekoľko nových vecí:
- jednorazové udalosti, ktoré vedú k mimoriadnym udalostiam. V klasickej fyzike existovali iba stavy a procesy
- zaviedol šípku času a uviedol, že kozmologický čas ako geometrický parameter je iba limitujúcim prípadom v blízkosti termodynamickej rovnováhy
- prenáša systémovú metodiku termodynamiky na celú vedu a dúfa, že prekoná rozkol medzi prírodnými a humanitnými vedami
- ukazuje to, že svet ako celok funguje indeterministicky
- rozšíril známe prírodné zákony o šípku času, pre ktorú musel prejsť od prísne kauzálneho k pravdepodobnostnému popisu
Účinky sú čoraz zreteľnejšie.
Vďaka novej nelineárnej dynamike je teraz možné spracovať problémy, ktoré klasická fyzika z dobrého dôvodu úplne ignorovala.
Niektoré výsledky:
Prigogine rieši 3 veľké paradoxy klasickej fyziky:
- Kvantový paradox (kolaps vlnovej funkcie): Kvôli rozšíreniu kvantovej mechaniky (QM) s časovou šípkou sa už ďalšia vlnová funkcia nezrúti. To bol problém deterministického pohľadu.
- Kozmologický paradox: To, že Veľký tresk je jedinečnosť, je tiež problémom v administratíve, pretože prechod od energie k hmote na začiatku Veľkého tresku nebolo možné opísať klasickou fyzikou. Prigogín nepovažuje tento proces za proces, ale za disipatívnu udalosť. Túto udalosť vypočítal pomocou svojej fyziky, aby určil, že táto premena predstavuje najväčšiu disipatívnu štruktúru, akú vesmír kedy videl. Nevyhnutný export entropie s disipatívnou štruktúrou prebiehal vo forme žiarenia pozadia. Prigogine pre túto úvahu vypočítal teplotu, ktorú by muselo mať žiarenie pozadia, a jeho výpočty boli presne potvrdené meraniami. U Prigoginu už neexistuje singularita.
- Časový paradox: v klasickej fyzike bolo cestovanie v čase do minulosti teoreticky možné. To viedlo k takzvanému paradoxu starých otcov, paralelným vesmírom, časovým cyklom a ďalším rozporom. Prigogín teraz ukazuje, že pre zložité štruktúry ďaleko od termodynamickej rovnováhy, napríklad pre ľudí, čas nie je len geometrickým parametrom, ale že v skutočnosti existuje prirodzený zákon času, takzvaný termodynamický čas, ktorý v zásade vylučuje cestu do minulosti. Je to nakoniec dôsledok druhého zákona v jeho novej formulácii.
TDS je široko prispôsobený vo všetkých humanitných, biologických, sociálnych alebo ekonomických vedách, pretože rozšírená nelineárna fyzika so svojím systémovo-termodynamickým prístupom umožňuje, aby boli mnohé javy fyzikálne vysvetliteľné a predovšetkým vypočítateľné. Napríklad vznik mysle a vedomia, vznik života, evolúcia, funkcia ekonomických a sociálnych systémov a mnoho ďalších vecí je dnes možné vysvetliť čisto prírodným zákonom. bez toho, aby ste museli hľadať transcendentnú entitu (väčšinou nazývanú Boh).
Začiatkom minulého mesiaca som mal to potešenie podrobne diskutovať o Prigogine na výlete spolu s jedným z popredných nemeckých výskumníkov ekosystémov. Potvrdil, že jeho oblasť výskumu by bez Prigoginu ani neexistovala, pretože iba nová nelineárna dynamika umožňuje úplne vypočítať materiálové a energetické toky v zložitých systémoch a minimálne na určité časové obdobia predpovedať správanie ekosystémov pri zmene okrajových podmienok.
Bohužiaľ mi nie je jasné, čo presne máte na mysli s novou formuláciou druhého zákona termodynamiky.
V prvom rade je zavedené oddelenie medzi entropiou generovanou v systéme a entropiou, ktorá presahuje hranice systému.
Určité správanie disipatívnej štruktúry potom možno odvodiť z pomeru dSi k dSe.
Prigogín sa ďalej nezameriava na absolútne alebo konkrétne množstvo entropie, ako v klasickej termodynamike, ale na rýchlosť produkcie entropie, t. J. DS/dt
To je obzvlášť dôležité v prípade dvoch fáz vývoja dynamického komplexného systému.
Existuje princíp maximálnej produkcie entropie
dS/dt = max., ku ktorému vždy dochádza pri prechode z poriadku do chaosu a vzniku štruktúry vyššieho rádu (bifurkácia, vznik)
Princíp produkcie minimálnej entropie dS/dt = min., K ktorej dôjde vždy, keď je štruktúra novej objednávky stabilizovaná a optimalizovaná, alebo k nej dôjde aj počas procesov pružnosti.
A ako spoznáte, že nová formulácia druhého zákona založená na týchto nových prioritách eliminuje časový paradox?
Vôbec nie. Argumentácia za zrušenie časového paradoxu je iná. Samotné spomínané rozšírenie 2. HS slúži na výpočet disspatívnych štruktúr. Cestovaniu v čase teraz bráni iba rozšírenie Newtonových a Einsteinových zákonov o časovú šípku.
V klasickej dynamike sa okrem Isaaca Newtona a dokonca aj u Alberta Einsteina čas vždy chápal ako reverzibilný. Rovnako tak nezáleží na tom, kedy presne sa v nejakom fyzickom opise odohrá niečo. Napríklad voľný pád, impulzné prenosy alebo Dopplerov jav nie sú viazané na konkrétne časové body a každý z týchto opísateľných procesov môže rovnako ľahko prebiehať opačne. Zákony prírody by mali platiť univerzálne, minulosť a budúcnosť sú identické aj v teórii relativity a nemožno ich diferencovať. Ich miestny čas ako čas pozorovateľa je subjektívny, ale stále reverzibilný. Táto predstava reverzibilného času je však v rozpore nielen s našimi každodennými skúsenosťami, ale aj s našimi poznatkami o nezvratných procesoch v kontexte iných prírodných vied, napríklad evolúcie v biológii.
Na klasickú dynamiku sa vždy hľadela nevratnosť, ktorá vyplýva z druhého zákona, iba ako aproximačná chyba spôsobená hrubosťou vesmíru. Boltzmann pôvodne tvrdil, že 2. HS má charakter prirodzeného zákona, ale bol šikanovaný etablovanými deterministickými fyzikmi. Aby nebol vylúčený z vedeckej komunity, súhlasil s formulačným kompromisom, že 2. HS je iba približným riešením alebo čistým empirickým tvrdením. Boltzmann tým trpel celý život, pretože to vedel lepšie, až kým si z číreho zúfalstva nevybral život. Prigogine však teraz dokázal, že Boltzmann mal pravdu a že 2. HS mala charakter prirodzeného zákona, z ktorého nemohla uniknúť ani klasická dynamika. Nezvratnosť však vylučuje cestovanie v čase do minulosti, pretože by to muselo znížiť celkovú entropiu, čo nie je možné. Preto Prigogine rozšíril RT a pri expanzii už čas nie je iba geometrickým parametrom, ktorý môže bežať dopredu a dozadu, ale je spojený s nárastom entropie.
Nezvratnosť, teda nezvratnosť spôsobená produkciou entropie, hrá konštruktívnu úlohu: bez nej by bol život nemysliteľný. Proti kritikom, ktorí popisujú historickosť iba ako zdanie, odpovedá Prigogine: „Sme deťmi šípu času, evolúcie a nie jej pôvodcami“.
Osobne som teda zatiaľ o teórii disipatívnych štruktúr počul iba niečo, ale to znie veľmi zaujímavo. Ako fyzik musíte prijať všetko nové, aj keď to naruší starý svetonázor (napriek tomu je možné, že sa všetko ukáže ako nepoužiteľné).
To je normálne, pretože sme až teraz vo fáze, keď nové poznatky opúšťajú univerzity a presahujú sa do populácie. Dúfam, že urobím svoju úlohu.
Teória disipatívnych štruktúr alebo nelineárnej dynamiky je teraz v teoretickej fyzike súčasťou štandardného študijného materiálu najneskôr v magisterskom štúdiu.
Už existujú prvé aplikácie, najmä pri výskume mozgu. Napríklad bolo vyvinuté zariadenie, ktoré určuje produkciu entropie mozgu a používa ju na výpočet stavu vedomia, presnejšie, ako doteraz mohol urobiť najlepší anesteziológ.
Doplnenie: Prigogín v zásade nevyvracia klasickú fyziku, ale ju skôr rozširuje. Klasická fyzika funguje iba v blízkosti termodynamickej rovnováhy a predstavuje tak lineárny limitný prípad v nelineárnej dynamike.
Hneď ako človek počíta v blízkosti termodynamickej rovnováhy, dostanú prírodné zákony rozšírené o časovú šípku opäť svoju starú formu. Je to preto, že Prigoginov termodynamický čas sa blíži termodynamickej rovnováhe k Einsteinovmu známemu kozmologickému času.