Синергетика (Хакен) - Synergetics (Haken)

Для использования в других целях см. Синергетика.

Синергетика это междисциплинарная наука, объясняющая формирование и самоорганизация из узоры и структуры в открытые системы далеко от термодинамическое равновесие. Он основан Герман Хакен, вдохновленный лазер теория. Интерпретация Хакеном лазерных принципов как самоорганизации неравновесные системы проложили путь в конце 1960-х к развитию синергетики. Одна из его успешных популярных книг - Erfolgsgeheimnisse der Natur, переводится на английский как Наука о структуре: синергетика.

Самоорганизация требует «макроскопической» системы, состоящей из множества нелинейно взаимодействующих подсистем. В зависимости от внешних управляющих параметров (окружающая среда, потоки энергии) происходит самоорганизация.

Концепция параметра заказа

Существенным в синергетике является концепция параметра порядка, которая первоначально была введена в Теория Гинзбурга – Ландау чтобы описать фазовые переходы в термодинамике. Концепция параметра порядка обобщена Хакеном до «принципа порабощения», согласно которому динамика быстро релаксирующих (устойчивых) мод полностью определяется «медленной» динамикой, как правило, всего лишь нескольких «параметров порядка». (нестабильные режимы). Параметры порядка можно интерпретировать как амплитуды неустойчивых мод, определяющих макроскопическую картину.

Как следствие, самоорганизация означает огромное сокращение степени свободы (энтропия) системы, которая макроскопически обнаруживает увеличение «порядка» (формирование паттерна). Этот далеко идущий макроскопический порядок не зависит от деталей микроскопических взаимодействий подсистем. Это якобы объясняет самоорганизация паттернов во многих различных системах в физике, химии и биологии.

«[...] статистические свойства лазерного света качественно меняются на пороге лазера. Ниже порога лазера шум увеличивается все больше и больше, а выше порога он снова уменьшается. [...] Ниже порога лазерного излучения свет состоит из отдельных волновых дорожек, которые излучаются отдельными атомами независимо друг от друга. Выше лазерного порога образуется практически бесконечно длинный волновой трек. Чтобы установить контакт с другими процессами самоорганизации, давайте интерпретируем процессы в лампе или в лазере с помощью модели атома Бора. Лампа излучает свет таким образом, что возбужденные электроны атомов совершают переходы с внешней орбиты на внутреннюю совершенно независимо друг от друга. С другой стороны, свойства лазерного света можно понять, только если мы предположим, что переходы отдельных электронов происходят коррелированным образом. [...] Выше лазерного порога когерентное поле нарастает все больше и больше, и оно может подчиняться e степени свободы дипольных моментов и инверсии. В рамках синергетики оказалось, что это вполне типичное уравнение, описывающее эффекты самоорганизации. [...] Это уравнение говорит нам, что амплитуда диполей, которая пропорциональна A, мгновенно задается амплитудой поля B (t) (и флуктуирующей силой). Это, вероятно, самый простой пример принципа, который оказался фундаментально важным в синергетике и который называется принципом рабства ».Свет: волны, фотоны и атомы , т. 2; Динамика лазерного света - глава 13)

Смотрите также

использованная литература

  • ЧАС. Хакен: «Синергетика, введение: неравновесные фазовые переходы и самоорганизация в физике, химии и биологии», 3-е изд. enl. изд. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 1983.
  • Х. Хакен: Расширенная синергетика: иерархии нестабильности самоорганизующихся систем и устройств. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 1993.
  • Х. Хакен: Синергетик. Springer-Verlag Berlin Heidelberg Нью-Йорк 1982, ISBN  3-8017-1686-4
  • Х. Хакен: Свет: волны, фотоны и атомы, Северная Голландия, Амстердам, 1981 г.
  • Р. Грэм, А. Вундерлин (Hrsg.): Лазеры и синергетика. Springer-Verlag Berlin Heidelberg Нью-Йорк 1987, ISBN  3-540-17940-2
  • Михайлов А.С.: Основы синергетики I. Распределенные активные системы (2-е изд., 1994 г.). Springer Verlag, Берлин, 1990 г., ISBN  3-540-52775-3.
  • А.С. Михайлов, А.Ю. Лоскутов: Основы синергетики II. Хаос и шум, 2-е исправленное и дополненное издание, Серия Springer по синергетике. Шпрингер, Берлин - Гейдельберг 1996 (erste Auflage 1991), ISBN  0-387-53448-2.
  • Норберт Нимайер "Организатор деятельности в области Зихт дер Синергетик"; Deutscher Universitätsverlag, Висбаден, 2000 г., ISBN  3-8244-0524-5
  • Д.С. Чернавский: "Синергетика и информация: Динамическая теория информации", 2-е изд. М .: УРСС. ISBN  5-354-00241-9

внешние ссылки