Реферат на тему Нелинейность как свойство микро и наномира

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
1.1 Характеристика открытых, закрытых, динамических систем 4
1.2 Системы: линейные и нелинейные 6
1.3 Понятие «хаос» в нелинейных системах 9
ГЛАВА 2. ОТОБРАЖЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ И ИХ СВОЙСТВ 11
2.1 Частично упорядоченные нелинейные (фрактальные) структуры и вещества 11
2.2 Нелинейность наноструктурированных пленок кремнезема 15
2.3 Нелинейность турбулентного движения 20
2.4 Солитон как проявление нелинейного микро и наномира 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24
ИСТОЧНИКИ 25

Введение:

Нелинейность – это многовариантность путей развития системы, наличие выбора из альтернатив путей и определенного темпа эволюции, а также необратимость эволюционных процессов.
В реферате дается общая характеристика открытых, закрытых и динамических систем, которые в свою очередь делятся на линейные и нелинейные. Но реальный мир не идеальный и быть таким в априори не может. Поэтому он описывается в большинстве случаев нелинейными функциями.
Также рассматривается применение концепции нелинейности в изучении человеком микро и наномира, поскольку в постоянном научном развитии становится мало классических моделей систем, есть моменты, где они уже не применимы.

Заключение:

В привычной для нас классической физике рассматриваются преимущественно закрытые системы, а исследуемые закономерности приводятся к удобному для восприятия и понимания линейному виду. Тем не менее, несмотря на ощутимый технологический подъем, такой подход не отражает объективную реальность явлений природы.
Стремление постоянно развиваться и совершенствоваться, влияя на природу и пользуясь её благами, наравне с иррациональностью человеческого сознания зачастую приводит к катастрофическим последствиям. Изучение же микромира не оставляет человеку выбора. Приходится использовать концепцию нелинейности, так как классические модели уже не применимы.
В данной работе представлено изучение нелинейного характера микро и наномира, закономерности которого, как выясняется, применимы и к некоторым макрообъектам, а это в свою очередь говорит о стимуле к развитию целостного и всеобъемлющего мировоззрения.
Большинство научных работ и публикаций, посвященных теме нелинейности и хаоса, не обходятся без обсуждения мировоззренческих и философских проблем, возникающих в процессе изучения и исследования микромира и нелинейного способа описания полученных результатов.
Возможно, человечество близко к открытию законов, способных описать разум, сознание, мышление. Нелинейный подход даст мощную научную физическую основу для социальных и психологических наук, вытеснив совершенно негодные рациональные линейные модели.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1 Характеристика открытых, закрытых, динамических систем

По типу взаимодействия с внешней средой системы бываю:
— открытые;
— закрытые.
Закрытая система – это система, в которой не происходит обмен ни энергией, ни веществом, ни информацией с внешней средой. Она находится в состоянии равновесия [2].
Даже если вывести любым образом данную систему из состояния равновесия внешним воздействием, то она обязательно вернется в начальное состояние равновесия за счет релаксационных процессов через определенное время.
Открытая система – это система, в которой происходит обмен веществом, энергией и информацией с внешней средой. В ходе обмена происходят различные процессы в системе, которые меняют ее первоначальное состояние во времени [2].
Открытая система в априори не бывает в состоянии равновесия. В ней постоянно происходит обмен внешней средой:
— веществом;
— энергией;
— информацией.
Все это непрерывно изменяет ее состояние. Зачастую открытая система попросту не успевает должным образом принять состояние равновесия.
Данная система постоянно эволюционирует. В случае, когда процессы, которые происходят в ней, имеют необратимый характер во времени, то эволюция ведет себя по-разному (значение имеет изменение начальных параметров системы).
Классическая физика главным образом оперирует закрытыми системами. Но все же если такая система поддается какому-то возмущению, то рассматривают два состояния:
— до возмущения;
— после возмущения (возращенное системой равновесие).
Сам переходной процесс, то есть эволюция системы, не рассматривается. Но это, по крайней мере, странно, поскольку практически нигде в мире нет истинной закрытой системы и найти тяжело. Данную систему проще найти, если рассматривать всю Вселенную. Во всех других случаях необходимо указывать, какие приближения и допущения нужны, чтобы система считалась закрытой.
Ярким примером не закрытых систем есть биологические системы. Они по своей природе вообще не бывают закрытыми. Биологические системы эволюционируют с уменьшением энтропии до момента прекращения своего существования и с ее увеличением после наступления этого факта (начинают разлагаться после смерти).
Учитывая тот факт, что в открытых системах не действует принцип временной инвариантности, описание процессов, которые происходят в них, отличается от описания процессов, которые происходят в закрытых системах.
Чтобы описать закрытую систему необходимо использовать уравнения, обратимые во времени. Также получается, обратимы во времени и все в ней процессы.
Открытым системам характерна не обратимость во времени. В них есть так называемая стрела времени. Она базируется на предположении, что направление течения времени связано с расширением Вселенной. Когда Вселенная начнет сжиматься, «стрела времени» развернется в противоположную сторону [1].
Но на данный момент нам будут интересными динамические системы. Динамическая система – это система, которая представляет собой любой объект или процесс, для которого однозначно определено понятие состояния как совокупности некоторых величин в данный момент времени [2].
То есть получается, что динамическая система – это система любой природы (физической, химической, биологической и даже социальной или экономической), состояние которой изменяется во времени, дискретно или непрерывно.
Сначала понятие динамической системы возникло как обобщение понятия системы механической природы. В случае такого определения оно становится шире.
Динамические системы – это механические, физические, химические и биологические объекты, вычислительные процессы и процессы преобразования информации, совершаемые в соответствии с конкретными алгоритмами [2].
Описание динамических систем в смысле задания оператора эволюции также допускает большое разнообразие: оно осуществляется с помощью:
— дифференциальных уравнений;
— дискретных отображений;
— теории графов, и т.д.
Каждый конкретный способ описания задает определенный вид математической модели соответствующей динамической системы