Принцип - минимум - производство - энтропия
Cтраница 3
Конкретно вопрос заключался в установлении физической величины, которая при стационарном процессе имела бы экстремальное значение, подобно тому как равновесное состояние характеризуется максимальной энтропией. Ответ на этот вопрос был дан Онсагером в виде принципа наименьшего рассеяния энергии и независимо от него Пригожи-ным в виде принципа минимума производства энтропии: стационарное состояние системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. [31]
Деформируемое твердое тело при этом рассматривается как нелинейная динамическая система, в процессе эволюции которой периодически происходит обмен энергией, веществом и информацией с окружающей средой. В результате этого самоорганизуются упорядоченные ( фрактальные) структуры. Их размерность отлична от евклидовой, а количественной мерой их является фрактальная размерность. Основным свойством фрактальных структур является свойство сохранять на различных пространственно-временных уровнях самоподобие. Симметрия динамического объекта состояние неустойчивое, и поэтому в сложных системах она сохраняется лишь на ограниченных масштабах. Однако мульти-фрактальные структуры самоподобны, так как они представляют собой множества, содержащие подмножества с постоянной фрактальной размерностью, связанные между собой степенной зависимостью. Деформируемому материалу, являющемуся динамической нелинейной системой, присущи все закономерности, характерные для динамических систем, находящихся далеко от термодинамического равновесия, независимо от их природы. Принцип минимума производства энтропии отражает основной закон диссипации энергии: при наличии нескольких процессов, обеспечивающих достижение одной и той же цели, реализуется тот, который требует минимума энергетических затрат. Этот принцип определяет переход от одного устойчивого состояния системы к другому. Именно в этих точках работает принцип подчинения, который гласит: в точках неравновесных фазовых переходов ( точек бифуркаций) множество переменных подчиняется одной ( или нескольким) переменной, выступающей в данном случае в качестве параметра порядка. В режиме нелинейного резонанса затраты энергии минимальны. Учет эффекта автоколебаний, возбуждаемых внутренней ( а не внешней) энергией, является основой самоуправляемого структурообразования. С точки зрения принципов синергетики любое хаотическое поведение нелинейной динамической системы не может быть беспредельным: достижение критического состояния приводит к самоорганизации диссипативных структур и созданию в хаотических структурах упорядоченных структур. [32]
 |
Критические показатели локальной и глобальной адаптации структуры к внешнему воздействию для систем живой и неживой природы. [33] |
Образующаяся в результате реализации множественного скольжения субструктура позволяет снижать энтропию и обеспечивать устойчивое развитие системы при деформации вплоть до перехода к новой точке бифуркации, связанной с накоплением необратимых повреждений. Однако, в случае систем живой природы механизм адаптации структуры к внешним возмущениям является более сложным [1], так как в биосистемах действует принцип самосохранения. В таких системах адаптационные механизмы требуют непрерывной перенормировки элементов множества, что обеспечивается алгоритмом их локальной опг тимизаиии - рефлексом. Следует также отметить, что Н.Н. Моисеев видит различие алгоритмов развития в системах живой и неживой природы в том, что в живых системах речь не идет о росте энтропии. Наоборот, в биосистемах речь идет об уменьшении локальной энтропии. При этом система сама формирует механизмы адаптации и находит оптимальные стихийные алгоритмы эволюции [1], реализуя принцип минимума производства энтропии [5], являющимся важнейшим синергетическим принципом управления процессами адаптации, требующей не локальной, а глобальной перестройки структуры. Это различие показано в табл. 1.1. В разделе 3 главы будет показано, что при глобальной адаптации структуры, в точках бифуркаций реализуется единый алгоритм адаптации структуры к внешнему воздействию на на-но, микро, мезо и макро уровнях процесса. [34]
Страницы: 1 2 3