Комплексни системи в областта на химията. Nonequilibrium системи. Еволюция и неговите функции. От термодинамиката затворени системи за синергия. Хипотезата на майката за раждане

Комплексни системи по химия

На химията в XX век е назначен много надежда, докато обявяването на Съветския съюз лозунга, "Комунизмът - това е съветска власт плюс електрификация на цялата страна и използването на химикали в националната икономика." Увеличаване на добивите чрез използването на торове и пестициди е позволило да се говори за "зелена революция", но също така доведе до замърсяване на почвите и произведени продукти самите, така че в по-високите ценови продуктите са отгледани "без химия". В промишлеността, нови химични вещества са направили възможно значително обогати производствения капацитет, но това е довело до отрицателни въздействия върху околната среда, тъй като по-голямата част от новите химични вещества не се усвояват на естествената околна среда и по този начин също се превърна замърсители си. Химия е широко използван в ежедневието, особено в козметиката (израз на "направи химия"), който също има своята обратна страна на околната среда.

Но в този раздел, ние се интересуваме от химия от своя страна стигна до изучаването на сложни системи. Просрочените постигането на химията е, че тя отвори т.нар верижни реакции още преди радиоактивното разпадане е бил открит по физика.

Реакционната Н. същество верига H. Semenov описва както следва: "фотонни енергии достатъчни за двуатомен хлор молекула се разделят на отделните атоми. Всеки от тях е активен и следователно оригиналната молекула лесно реагира с молекулата на водород. Тя също двуатомен. Една от атоми с хлорен атом дава молекула продукт - хлороводород, водороден атом, а другият остава свободна. Сега лесно реагира с близкия молекула на хлор, образуване на втора молекула на хлороводород и отделен хлор. Това се повтаря много пъти, като че ли е дълга верига от реакции "(Пригожин кратко torzhestva.- М. 1989 - стр 13.).

Съветски учен Н. Н. Семьонов трябваше да отвори реакциите разклонена верига. "Вече не си добре, когато мина предположение, че фосфор окислителната реакция е различен от реакция на хлор с водород. Не си как да дойде с основната идея, че в хода на тази реакция не е обикновен молекула на фосфорен пентоксид оформен и възбудени молекули - които имат излишък от енергия, която е причина за излъчване на светлина с фосфорно съединение с кислород. Но понякога се вълнувам молекула фосфорен пентаоксид може да се сблъска с кислород молекула неактивни, все още не успяват да излъчва светлина. След това излишната енергия предизвиква разделяне кислородни молекули в активни атоми, всеки от които на свой ред започва Boden-Stein права верига фосфор пара окислителната реакция "(пак там -. Рр 13-14).

Теорията на реакции разклонена верига довело до нова област на изследвания - химически физика, дисциплината, междинен между физика и химия.

В химията, също така е отворен осцилаторна реакция, известна като "химически часовник". "След това, всъщност, се случи? Основа вибрационното отговор - има могат да бъдат превърнати едно в друго два вида молекули. Ние наричаме един от тях А (червено молекула), а другата - B (синьо). Свикнали сме да мислим, че химическа реакция - хаотична, случайни удари между частиците, настъпили. По тази логика, взаимното трансформация А и Б трябва да доведе до средната цвят на разтвора, с моментни проблясъци от червено и синьо. Но когато условията са далеч от равновесие, не е съвсем друго: цяло решение става червена, а след това синьо, след това червено отново. Така че, ако молекулата като ще установят връзка помежду си на големи разстояния чрез макроскопски големи, макроскопски интервали от време. Има нещо като сигнал, в който всички А или всички реагират навреме. Такова поведение обикновено се приписва само да живее - но сега е ясно, че това е възможно и относително прости системи, които не са на живот "(Пак там -, стр 313-314.).

Разликите nonequilibrium структура на равновесие е както следва:

1. Системата реагира на външни условия (гравитационно поле, и т. Н.).

2. Поведението на случаен принцип и не зависи от началните условия, но зависи от историята,

3. приток на енергия създава ред в системата, и по тази причина е ентропията намалява.

4. Наличието на бифуркация - повратна точка в развитието на системата.

5. Последователност: системата се държи като едно цяло и като че ли е седалището на далечни разстояния сили (като хипотеза е в физика). Независимо от факта, че силата на молекулните взаимодействия са близко разстояние (акт на разстояние от порядъка на 10 -8 cm), системата се структурира, както ако всяка молекула е "информиран" на състоянието на системата като цяло.

Разлика е областта на равновесие и неравновесие в която системата може да съществува. Нейното поведение в същото време да се променя значително, което може да бъде представено в таблицата по-долу:

5. Основната несигурността на поведението на системата.

5. Поведението на системата, определяне на линейна зависимост.

Да се ​​оставят на себе си, при липса на енергия достъп отвън, системата има тенденция да се равновесие - най-вероятното състояние се постига, когато ентропията е нула. Пример равновесие структура - кристал.

Такова състояние на равновесие на съответствие с втория закон на термодинамиката измина целия затворена система, т.е.. Д. системи, които не получават енергия от външната страна. Обратното на типа на системата, се наричат ​​отворени.

Проучването на неравновесни състояния позволява да се стигне до общи заключения относно развитието на неживата природа от хаос по поръчка.

Еволюция и неговите функции

Концепцията за хаос, за разлика от понятието за пространство е била известна на древните гърци. Пригожин и Stengers нарича хаотични всички системи, които водят до несводимостта на представителството по отношение на вероятности. С други думи, тези системи не могат да се опишат по уникален детерминирани, т.е.. Д. Познаването на състоянието на системата в момента да се предскаже точно какво ще се случи в следващия момент с нея.

"Екстраполация динамично описание. визуален образ - демон на Лаплас измислен и има способността, приемане във всеки даден момент положението и скоростта на всяка частица във Вселената, за да видите ясно нейното развитие в бъдеще, и в миналото. В контекста на динамиката на класическата детерминирана описание може да бъде недостижима на практика, все пак остава граница, до която трябва да се събират последователност на все по-точни описания "(Пригожин, I. Stengers. Определение от haosa.- 1986.- М. S. 124).

Хаотично поведение е непредсказуемо по принцип. Необратимост, вероятността и случайността са обективни свойства на хаотични системи на макро равнище, а не само на микро ниво, е бил открит в квантовата механика.

"Моделите са били разгледани от класическата физика, съответства, както ние сега разбираме, само крайно неизгодно положение. Те могат да бъдат създадени изкуствено чрез поставяне на системата в кутия и изчакайте, докато се стигне до състояние на равновесие. Изкуствен може да бъде детерминирана и обратимо. Физически също е задължително да съдържа елементи на случайност и необратимо. Материя - по пасивен вещество, което не е описано в рамките на механично картина на света, също така се характеризира с спонтанна активност "(пак там - стр 50).

Evolution, трябва да отговарят на три условия: 1) необратимост се изразяват в нарушаване на симетрията между минало и бъдеще; 2) необходимостта да се въведе понятието "събитие"; 3) някои от събитията, трябва да бъде в състояние да промени хода на еволюцията.

Условия за образуване на нови структури: 1) отвореност на системата; 2) си местоположение далеч от равновесие; 3) наличието на колебания.

Колкото по-комплекс на системата е, по-многобройни видове колебания, които застрашават неговата стабилност. Но има и връзките между различните части на сложни системи. Резултатът от конкуренцията между устойчивостта и осигурява комуникация и нестабилност поради колебания на прага зависи от стабилността на системата.

Надминавайки праг, системата влиза в критично състояние, наречено точка бифуркация. Това системата става нестабилен по отношение на колебанията и може да се движи в нов резистентност площ, г. Е. образуването на ново вещество. Системата тъй като се различава с възможност за избор на един от няколко начина за еволюция. Една малка колебание може да служи като начало на развитието на този въпрос в нова посока, която драстично ще променят поведението си. Това е събитието.

В точката на бифуркация случайно натискане, което остава на системата, нов начин на развитие, както и след като е избран един от многото варианти, влиза отново в сила детерминизъм - и така до следващата точка на бифуркация. шанса съдбата система и необходимостта се подсилват взаимно.

Според Пригожин и Stengers, повечето системи са отворени - те обменят енергия или материя или информация с околната среда. Водещата роля на поръчката не е в света, стабилността и баланса, както и нестабилността и липсата на равновесие, т.е.. Е. Всички системи са постоянно се променят. Критичната точка на бифуркация колебание достигне такава сила, че системата не поддържа организацията и унищожен, и фундаментално невъзможно да се предвиди: Ще хаотичното състояние на системата, или тя ще се премести в нова, по-диференциран и високо ниво на ред, които те нарича разсейване структура. Нови структури се наричат ​​разсейване, защото за да се поддържа тях се нуждае от повече енергия, за да се поддържа от по-прости структури на заместват.

Разсейване структури съществуват само докато системата се разсейва (разпилява) на енергия и по този начин произвежда ентропията. От порядъка на енергия се проявява с увеличаване на общата ентропия. По този начин, ентропията - не само нон-стоп система за плъзгане на държавата, лишен от всякакъв вид е организацията (като мислех, привържениците на "топлинна смърт" на Вселената) и става родоначалник на поръчката при определени условия.

Със същите гранични условия са съвместими много различни дисипативни структури. Това - в резултат на не-линейна естеството на силно не-равновесни ситуации. Малки разлики могат да доведат до сериозни последици. Следователно, необходими са, но не достатъчно, за да обясни причините за структурата на граничните условия. Необходимо е също така да се вземат предвид реалните процеси, които водят до "Изборът" на един от възможните структури. Ето защо (а също и поради някои други причини) ние приписват на такива системи в определена степен "автономия" или "самоорганизация".

Изследванията, които току-що споменах, се извършват в рамките на науката, наречена синергия.