Объяснение необратимости сложных динамических систем
В конце 40-х годов Н.С. Крылов в своих замечательных исследованиях по обоснованию статистической физики сформулировал одно из ключевых свойств динамических систем, с необходимостью приводящее к статистическому описанию – так называемое свойство перемешивания в фазовом пространстве динамической системы. Это свойство Крылов связывает непосредственно с неустойчивостью движения системы. Согласно Крылову, далеко не всякая система в своей эволюции подчиняется законам статистической физики. После проведения обстоятельного критического разбора предшествующих работ Крылов пришел к выводу о том, что одна классическая механика не может служить основой для статистической физики. Её необходимо дополнить следующими основополагающими принципами.
Первый, перемешивания в фазовом пространстве. Перемешивание является следствием неустойчивости рассматриваемой системы. Этот принцип выделяет те динамические системы, эволюция которых должна описываться статистически. Перемешивание обуславливает процесс релаксации к равновесному состоянию.
Второй, неопределенности начального состояния системы. Это ограничение «точности» начального задания состояния системы. Вследствие всегда присутствующего возмущения системы при проведении процесса измерения, положение системы в начальный момент времени принципиально не может быть определено сколь угодно точно.
Характерные масштабы особого состояния вырабатываются самим процессом эволюции динамической системы. Они определяются только типом неустойчивости и не имеют никакого отношения к методу измерения.
В те времена, когда работал Крылов, вопрос о возникновении статистических свойств в системе обычно связывался с чрезвычайной сложностью этой системы, каким является макроскопическое тело. Лишь последние два-три десятилетия стало ясно, что существуют довольно простые с точки зрения их математического описания системы, у которых на некотором этапе их эволюции возникает свойство динамического хаоса. Это свойство являются следствием только нелинейности и неустойчивости таких систем.
- Методические рекомендации
- Вводная лекция 1. Иерархия и взаимосвязь естественных наук
- Структура физики
- Наука нового времени
- Контрольные вопросы
- Лекция 2. Структурные уровни, организации материи Происхождение и роль симметрии в природе
- Симметрия и законы сохранения
- Действие фундаментальных физических законов на разных уровнях структурной организации материи, их инвариантность и качественное своеобразие для каждого уровня
- Значение инвариантности как фундамента естествознания. Спонтанное нарушение симметрии
- Лекция 3. Макромир: динамические закономерности (Механика) Основные понятия механики
- Три закона Кеплера и гармония мира
- Развитие классической механики
- Динамические закономерности. Особенности детерминистской картины мира
- Детерминизм и науки об обществе (Становление науки об обществе)
- Лекция 4. Макромир: статистические закономерности
- Термодинамика
- Энтропия
- Обращение времени
- Статистическая физика и термодинамика
- «Тепловая смерть» Вселенной
- Необратимость и механика
- Объяснение необратимости сложных динамических систем
- Статистические закономерности
- Статистические закономерности в общественных науках
- Контрольные вопросы
- Лекция 5. Дискретное и непрерывное Часть и целое
- Структура
- Атомистика и холизм
- Поля и частицы
- Электродинамика
- Электромагнитные волны
- Возникновение и развитие теории электромагнитного поля
- О принципе дополнительности
- Квантовая механика и естественные науки
- Квантовая механика и общественные науки
- Контрольные вопросы
- Лекция 7. Периодическая система химических элементов
- Контрольные вопросы
- Лекция 8. Мегамир: концепции теории относительности Пространство-время
- Теория относительности
- Пространство-время и причинность
- Релятивистская механика
- Расширение Вселенной и шкала космических расстояний
- Космологические парадоксы
- Релятивизм и общественные науки
- Контрольные вопросы
- Лекция 9. Современная астрофизика Космология
- Мир галактик
- Нестационарность Вселенной
- Реликтовое радиоизлучение
- Химический состав вещества и возраст Метагалактики
- Релятивистская теория тяготения и космологические решения Фридмана
- Образование галактик
- Очень ранняя Вселенная
- Элементарные частицы и космология
- Чёрная дыра
- Модели объединения и большой взрыв
- Лекция 10. Значение физики как целостного фундамента естествознания Квазичастичный метод
- Метод объектов – носителей свойств
- Физика как теоретическая основа естествознания
- Биология
- Контрольные вопросы
- Лекция 11. Человек и природа Биологическая химия (процессы происходящие в организме человека)
- Особенности биологического уровня организации материи
- Принципы эволюции и воспроизводства живых систем
- Экология и здоровье
- Биосфера и ноосфера
- Синергетика
- Особенность объектов общественных наук с точки зрения математики
- Контрольные вопросы по дисциплине «концепции современного естествознания»
- Тестирующая система по дисциплине «концепции современного естествознания»
- Литература:
- 1.Основная
- 2.Дополнительная