![]() |
|
|
САМООРГАНИЗАЦИЯСАМООРГАНИЗАЦИЯ, самопроизвольное
(не требующее внешний организующих воздействий) образование упорядоченных пространственных
или временных структур в сильно неравновесных открытых системах (физических,
химический, биологическое и др.). Непрерывные потоки энергии или вещества, поступающие в систему,
поддерживают ее в состоянии, далеком от равновесия. При таких условиях в системе
развиваются собственные (внутренние) неустойчивости (области неустойчивого поведения),
развитием которых является САМООРГАНИЗАЦИЯ Классич. пример физических открытой
системы с пространственной САМООРГАНИЗАЦИЯ-плоский горизонтальный слой вязкой жидкости, подогреваемый
снизу. При относительно малых вертикальных градиентах температуры в жидкости имеет
место режим бесконвективной теплопроводности. Когда градиент температуры превысит нек-рую
критической величину, в жидкости возникает конвекция. При малых превышениях градиента
температуры над критической значением конвективные потоки вещества приобретают упорядоченность:
при наблюдении сверху они имеют вид валиков или шестиугольных ячеек (ячейки
Бенара). Генерация лазерного излучения
считается примером временной САМООРГАНИЗАЦИЯ Лазер непрерывного действия-сильно неравновесная
открытая система, образованная возбужденными частицами (атомами, молекулами)
и модами электромагн. поля в резонаторе. Неравновесность этой системы поддерживается
непрерывным притоком энергии от внешний некогерентного источника (накачкой). При
малых интенсивностях накачки излучение системы состоит из не сфазированных между
собой цугов волн. С повышением интенсивности накачки вплоть до некоторой пороговой
величины излучение системы становится когерентным, т.е. представляет собой непрерывный
волновой цуг, в котором фазы волн жестко скорастворелированы на макроскопич. расстояниях
от излучателя. Этот переход к генерации когерентных колебаний можно интерпретировать
как САМООРГАНИЗАЦИЯ Примером САМООРГАНИЗАЦИЯ в химии служит
существование несколько устойчивых состояний в гомог. системах с химический реакциями и
диф фузией реагентов.
Этим состояниям соответствуют неоднородные пространств. распределения концентраций
реагентов, называют диссипативными структурами. В ответ на сколь угодно малое возмущение
параметров система может переходить из одного состояния в другое, что наблюдается
в виде волн (пространственно-временная структура; см. Колебательные реакции).
Как показал М. Тьюринг (1952), в системе с двумя реагентами может появиться
синусоидальная волна. Пространственно-временные структуры типичны для Белоусова
- Жаботинского реакции, газофазного горения, ряда реакций гетерог. каталитических
окисления, ферментативного катализа. В космологии результатом
САМООРГАНИЗАЦИЯ можно считать образование спиральных галактик, в экологии-организацию сообществ,
в биологии - явления морфогенеза. Поскольку упомянутые явления имеют общую феноменологию,
они рассматриваются в рамках единых представлений. Возникшее новое междисциплинарное
направление получило впоследствии назв. синергетики (Г. Хакен, 1985). Развитию
представлений о САМООРГАНИЗАЦИЯ в биологии способствовали работы П. Гленс-дорфа и И. Пригожина
(1973). Существует, однако, мнение, что сложная внутр. организация клетки и
организма может быть понята без представлений о диссипативных структурах, в рамках
иерархич. термодинамики (см. Термодинамика иерархических систем). САМООРГАНИЗАЦИЯ в неравновесных системах
принципиально отличается от явлений упорядочения при фазовых переходах в
равновесных системах, где порядок возрастает с понижением температуры: жидкость кристаллизуется,
спины атомов ориентируются, образуя упорядоченную структуру, свойственную ферромагнетикам;
в некоторых металлах может осуществляться переход к когерентному квантовому
состоянию, характерному для сверхпроводников. Общим для обоих процессов
образования порядка в системе является понижение симметрии по отношению к трансляциям
в пространстве или во времени. САМООРГАНИЗАЦИЯ связана с турбулентностью.
В упоминаемом выше примере с образованием в жидкости ячеек Бенара при высоких
градиентах температуры система переходит в состояние с турбулентным режимом течения.
Переход к турбулентности (т.е. к хаотич. режиму) может занимать некоторый интервал
значений параметров, характеризующих степень внешний воздействия на систему, и
происходить путем по-следоват. усложнения регулярных (когерентных) структур,
т.е. в условиях САМООРГАНИЗАЦИЯ Критерием отличия регулярного пространственно-временного
режима поведения системы от хаотического служит устойчивость структуры к малым
возмущениям начальных условий: если такая устойчивость имеет место, структуру
можно считать регулярной независимо от. степени ее сложности. На САМООРГАНИЗАЦИЯ в неравновесной открытой
системе могут влиять флуктуации параметров состояния как самой системы, так
и окружающей среды. В свою очередь, сама САМООРГАНИЗАЦИЯ оказывает влияние на амплитуду и
длительность флуктуации. Литература: Эйген М.,
Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул, пер. с англ.,
М., 1973; Николис Г., Пригожин И., Самоорганизация в неравновесных структурах,
пер. с англ., М., 1979; Эбелинг В., Образование структур при необратимых процессах,
пер. с англ., М., 1979; Хакен Г., Синергетика, пер. с англ., М., 1980; Полак
Л. САМООРГАНИЗАЦИЯ, Михайлов А. САМООРГАНИЗАЦИЯ, Самоорганизация в неравновесных физико-химических системах,
М., 1983; Васнецова А. Л., Гладышев Г. П., Экологическая биофизическая химия,
М., 1989. А.А.Овсянников. Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|