Современная научная картина мира
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
давления.
Аттрактор имеет смысл только для необратимых процессов: для идеального маятника аттрактор не существует - мятник будет колебаться неограниченно долго. Но если маятник будет подвержен действию даже небольшой силы трения, то его аттрактором будет являться точка в пространстве переменных, описывающих данную систему.
Но вместе с тем, существуют диссипативные системы, аттрактором которых является не точка, а замкнутая кривая. К таким системам относятся химические часы. Замкнутая кривая аттрактора описывает периодическое изменение концентрации химических веществ в системе. А если конечное состояние равновесия описывается тремя переменными, аттрактор будет представлен в виде поверхности.
Реальные молекулярные структуры характеризуются большим числом степеней свободы, что приводит к дробному размеру аттрактора, например: …облако является не объёмным телом или поверхностью, а неким геометрическим объектом с размерностью, заключенной между 2 и 3. Такие аттракторы называются аттракторами с фрактальной размерностью. Они имеют удивительные свойства: необычайно тонкая структура влечёт их к очень сложному временнму поведению. Если аттракторы с целым значением размерности выводили систему на то же самое при любых начальных условиях, то аттрактор с фрактальной размерностью порождает непредсказуемые типы поведения. Поэтому, даже очень близкие начальные условия могут приводить к различным эволюциям динамической системы.
.4 Соотношение детерминизма и вероятности
Исследования Ильи Пригожина поставили перед естествознанием вопрос: Что является первостепенным для мира: упорядоченность, определённость и подчинённость законам или неопределённость, беспорядочность, хаотичность?
Установление законов природы, определяющих поведение динамических систем, богословами всегда использовалось как весомый аргумент в пользу бытия Бога. Открытие не изменяющихся детерминистических законов сближало человеческое знание с божественной вневременной точкой зрения, - пишет Илья Пригожин.
Однако, как упоминалось выше, эти законы описывают обратимые во времени процессы, в то время как реальные события и явления связаны с термодинамической стрелой времени, и являются только необратимыми процессами.
Всем известно, что траекторию падающего камня легче рассчитать, чем траекторию системы трёх тел, например, Солнца, Земли и Юпитера. До некоторого времени трудность этой задачи считалась лишь технической. Только в конце XIX века Пуанкаре показал, что решение задач такого типа может быть найдено только для устойчивой системы.
Рассмотрим математический маятник. Без учёта трения маятник является устойчивой системой. Трение же создаёт в системе колебаний маятника неустойчивость, которая приводит, наконец, к срыву колебаний. Законы классической механики не учитывают неустойчивость, связанную с трением, и получают достаточно приближённый к истине результат. Подобные просчёты применяются всюду: от расчета падения парашютиста с учётом трения до астрономических расчётов траекторий планет. Все они имеют прогнозический характер с высокой степенью вероятности. Например, небольшая погрешность в определении координат кометы Галлея в 1910 г. незначительно исказила прогноз времени следующего её появления в 1986 г.
И. Пригожин показал, что классическая механика неполна, поскольку не охватывает необратимые процессы, связанные с возрастанием энтропии. Внесение в классическое описание динамической системы необратимых процессов, неустойчивости, хаотичности возводит такую динамическую систему в разряд неинтегрируемых. Для неинтегрируемых систем вероятностное описание является более полным, чем описание в траекториях: Элементы, включающие в себя хаос, стрелу времени… приводят нас к более целостной концепции природы, в которой становление и события входят на всех уровнях описания.
Описание картины мира, в котором отсутствует вероятность, необратимость соответствует только идеализациям, или аппроксимациям. Такой мир, считает Илья Пригожин, радикально отличался бы от того мира, который мы наблюдаем.
Итак, мы приходим к примату вероятностного понимания реальности не только на молекулярном уровне, но и в повседневном опыте, и даже в космологическом масштабе.
3.5 Спорные вопросы
Основатели теории хаоса попытались разрешить вопрос, считаемый богословами неоспоримым свидетельством в пользу Божественного присутствия в мире, вопрос о причине появления и эволюции живых организмов. Является ли жизнь естественным следствием эволюции материи, направляющим фактором которой является окружающая среда, или она есть след божественного акта? В связи с этим изложим основные положения синергетики по этому вопросу.
Самоорганизация материи (живой и неживой) неоспорима для синергетики, более того она является важнейшим условием порядка и стабильности всех систем: Поддержание организации в природе не достигается (и не может быть достигнуто) управлением из единого центра; порядок может поддерживаться только с помощью самоорганизации. Самоорганизующиеся системы делают возможной адаптацию к доминирующему типу окружающей среды, т.е. реагируют на изменения в окружающей среде, и именно их термодинамическая реакция делает такие системы чрезвычайно устойчивыми к возмущениям внешних условий.
Открытые много