СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Термодинамика ЭНТРОПИЯ, ЭВОЛЮЦИЯ, ТЕОРЕМА НЕРНСТА-ПЛАНКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОСТЬ САМООРГАНИЗАЦИИ

ЭНТРОПИЯ, ЭВОЛЮЦИЯ, ТЕОРЕМА НЕРНСТА-ПЛАНКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОСТЬ САМООРГАНИЗАЦИИ

© Свентицкий И.И. Свентицкий Иг. И.

Контакт с авторами: viesh@dol.ru

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ)

Одно из важных направлений научной работы Макса Планка недостаточно раскрыто и не осознанно. Это направление достаточно точно отражает его мысль о том, что “Значение научной идеи часто корениться не в истинности. Это имеет значение также для идеи реальности внешнего мира и идеи причинности. В отношении этих идей имеет смысл не вопрос: истинно или ложно? – а вопрос ценно или неценно для науки” [1]. Он, как истинный рыцарь науки, самоотверженно приступал к разрешению возникающих сложных ее проблем, для решения которых в то время не было достаточных данных. Цель этой работы - рассмотреть с позиций современных достижений самоорганизации подобные решения М. Планка в области термодинамики.

Первая его работа этого направления связана с предложенной им формулой Больцмана для статистического определения энтропии. Основываясь на термодинамическом (тепловом) определении энтропии, предложенном Клаузиусом для характеристики потенциальной работоспособности (точнее не работоспособности) теплоты одной величиной, и, принимая во внимание эмпирические данные по выравниванию температуры физических тел в природе, Л. Больцман обосновывал аналитическую зависимость для статистического определения энтропии. Ожидалось при этом, что выражение этой величины будет положительным [2] . Однако, оказалось, что полученное аналитическое выражение имеет отрицательный знак. Очевидно, поэтому Больцман назвал эту зависимость “H – функцией”, а не энтропией:

H = - k ln P, (1).

Где: k - постоянная Больцмана, P – термодинамическая вероятность, определяемая распределением атомов (молекул) по скоростям и в пространстве.

Общеизвестна дискуссия по поводу Н – функции. В дискуссии высказывались мнения: о не корректности использовании математики при обосновании статистического определения энтропии ( Н – функции), а так же мнение о том, что правая часть данной аналитической зависимости должна иметь два знака: “+” и “-”. М. Планк, после ухода из жизни Л. Больцмана, исключил отрицательный знак в Н – функции и назвал это выражение формулой Больцмана для статистического определения энтропии:

Загадочность появления отрицательного знака в Н-функции до недавнего времени оставалась не раскрытой. Действительная причина этого в следующем. При выводе зависимости для статистического определения энтропии Л. Больцман использовал положения классической механики, в частности теорему Лиувиля, которая в неявном виде содержала принцип наименьшего действия. Сущность принципа наименьшего действия противоположна сущности второго начала термодинамики. Корректное использование математического аппарата обеспечило проявление этой сущности принципа наименьшего действия в конечном результате анализа в виде отрицательного знака Н-функции.

Из приведенных определений энтропии был сделан вывод о том, что природа имеет общую направленность эволюционного развития к разрушению структур, деградации энергии, повсеместному непрерывному росту энтропии. Возникла, получившая широкую известность, угроза фатальной неизбежности “тепловой смерти” Земли и Вселенной. В ходе дисскуссии по этой проблеме ряд известных ученых (Гельмгольца, Вернадский, Тимирязев, Умов, Циолковский) высказывали мнение о существовании закона, противоположного по сущности второму началу термодинамики. Общая направленность эволюции природы в соответствии со вторым началом термодинамики и определением энтропии находится в явном противоречии с теорией биологической эволюции (дарвиновской, синтетической). Живая природа, как известно, эволюционирует в направлении совершенствования структур и функций организмов и их сообществ, накопления ими свободной (работоспособной) энергии. Эта междисциплинарная проблема фундаментальной науки, связанная со вторым началом термодинамики длительное время не разрешалась.

Вторая проблема фундаментальной науки, связанная со вторым началом термодинамики и относящаяся только к физике, вытекает из теоремы возврата доказанной теоретически (математически) А. Пуанкаре. Сущность этой проблемы в том, что второе начало термодинамики принципиально не согласуется с “динамикой всей физики”. Из-за отсутствия естественнонаучного объяснения этой проблемы делались попытки опровержения доказательства теоремы возврата. Однако, в 50-х годах пошлого столетия Мисра подтвердил доказательства этой теоремы, и она называется теоремой Пуанкаре-Мисра [3]. В чем естественно научная причина этой проблемы?

Второй пример рассматриваемого направления работ М. Планка связан с уточнением им теоремы Нернста, получившей название третьего начала термодинамики. Исходя из экспериментальны данных по изучению физических величин при температурах близких к абсолютному 0, Нернст пришел к выводу о том, что изменения энтропии при Т → 0 не происходит, т. е. S → const. М. Планк уточнил эту теорему, приняв, что при Т → 0 и S → 0. Эта теорема называется теперь теоремой Нерста-Планка или третьим началом (законом) термодинамики. Это уточнение обосновывалось тем, что при Т → 0 величина Р, входящая в формулу (2), становится равной единице, а, следовательно, при этом и S → 0.

Исходное, наиболее надежное, тепловое определение энтропии по Клаузиусу выражается простой формулой:

S = Q / T, (3)

Где: Q – количество теплоты, Т – температура ее содержания.

Из формулы (3) видно, что при Q = const и Т → 0, S → ∞. Этот результат не согласуется с рассмотренной теоремой Нернста-Планка или третьим началом термодинамики, что можно рассматривать как третью, внутреннюю термодинамическую, проблему, связанную со вторым началом термодинамики. Существование рассмотренных трех проблем фундаментальной науки разного уровня общности, связанных со вторым началом термодинамики, свидетельствует, очевидно, о не корректности распространения его приложения на все явления (процессы, структуры) природы. Многочисленные попытки ученых, в том числе и выдающихся, объяснить структурную организацию и функционирование организмов и их сообществ на основе второго начала термодинамики, как известно, не увенчались успехом [3]. Это свидетельствует о недостаточности второго начала (точнее, его уровня общности) для объяснения самоорганизующихся природных, особенно живых систем. Самоорганизующиеся процессы и структуры можно объяснить, как будет рассмотрено далее, на основе противоположного ему по сущности закона выживания, который дополняет его в боле общем принципе энергетической экстремальности самоорганизации и прогрессивной эволюции. Аналитические выражения для второго начала термодинамики справедливы и для закона выживания с учетом изменения знака правой части выражения на противоположный знак. В этом определенная методическая сложность исследований на основе этих законов, как это видно из рассмотренного примеры вывода формулы для статистического определения энтропии. Смена, например, положительного знака правой части аналитического выражения второго начала термодинамики на отрицательный знак равноценно переходу от этого начала к противоположному ему по сущности закону выживания

Современные достижения самоорганизации (неравновесной термодинамики, синергетики) позволяют разрешить рассмотренные проблемы путем выявления уровня общности второго начала термодинамики, установления закона его дополняющего и границ корректного его приложения.

Исследованиями на микро уровне по самоорганизации и зволюции элементарных открытых каталитических систем (ЭОКС), выполненными проф. МГУ А.П. Руденко [4-7], показано, что часть подводимой к ним энергии затрачивается на полезную работу по повышению их не равновесности и уменьшению их внутренней энтропии, этот процесс не согласуется со вторым началом термодинамики. Другая часть преобразуемой ЭОКС энергии рассеивается, что сопровождается ростом энтропии и находится в согласии со вторым началом термодинамики. В этих исследованиях доказано существование в ЭОКС как энтропийных, так и антиэнтропийных процессов.

Важность этих результатов для развития науки, технологий и техники обязывает подробнее изложить их. На основе рассмотрения условий и закономерностей самоорганизации и прогрессивной эволюции ЭОКС А. П. Руденко [4-7] обосновал концепцию по выявлению физической сущности самоорганизации, охарактеризовав ее, как максимальную полезную работу против равновесия. При этом он разработал неравновесную термодинамику рабочих процессов и общую теорию химической эволюции и биогенеза, связав химическую эволюцию с биологической.

В этих работах выявлена ведущая роль функционального аспекта в образовании, динамическом существовании, устойчивости, самоорганизации и саморазвитии (прогрессивной эволюции) ЭОКС. Несмотря на то, что фундаментально характеристики ЭОКС и их эволюционные изменения связаны с вещественно-структурными, энергетическими и информационными аспектами, все причины существования, динамической устойчивости и механизмы естественного эволюционного отбора связаны с функциональными энергетическими параметрами систем. Это означает, что естественный отбор происходит по функциональным энергетическим параметрам, которые обуславливают отбор соответствующих функциональных энергетических характеристик. Этим объясняется физический смысл самоорганизации, движущие силы и направленность естественного отбора в ходе эволюции. [4-7]. В этих работах выявлена ведущая роль функционального энергетического и кинетического аспектов в образовании, устойчивости, самоорганизации и саморазвитии (прогрессивной эволюции) ЭОКС. Функциональная энергодинамическая предопределенность и устойчивое не равновесие ЭОКС поддерживают протекающий в них энергопреобразующий процесс. Соответственно естественный отбор идет по функциональным энергетическим параметрам.

Сопоставление свойств индивидуальных ЭОКС и их множеств позволило выявить общие признаки и различия двух типов самоорганизации: континуальной, в случае индивидуальных (микроскопических) систем, и когерентной, в случае коллективных (макроскопических) систем. В теории ЭОКС показано, что в каждом каталитическом объекте образуются самоорганизующиеся континуальные системы за счет использования части освобождаемой энергии в акте обменного процесса. Обоснованы возможности экспериментального изучения разных типов самоорганизации с определением энергодинамических параметров неравновесных открытых систем.

На примере анализа этих систем показано существование взаимно обусловленных материальных объектов с равновесной и не равновесной структурной организацией вещества. В случае организации системообразующийся процесс идет к равновесию. Образование равновесных структур сопровождается выделением энергии (Е↑) и повышением их равновесности. (∆р↓). Для образования неравновесных структур характерно поглощение свободной энергии (Е↓) и рост степени не равновесности (∆р↑). Снижение не равновесности (∆р↓) в процессах организации соответствует росту энтропии (∆S↑), а рост степени не равновесности в самоорганизации (∆р↑) – уменьшению энтропии (∆S↓). При этом происходит концентрация свободной энергии в самоорганизующихся системах. Законы самоорганизации и прогрессивной эволюции в теории эволюционного катализа сформулированы с использованием только физических параметров, общих для всех уровней организации материи. Эти законы справедливы для всех уровней развития материи. Они отражают два принципиально различных процесса упорядочения хаоса в природе, которые невозможно объяснить на основе второго начала термодинамики.

В соответствии с теорией ЭОКС в открытой системе, обменивающейся с окружающей средой веществом и энергией, часть общего потока энергии (Е), поступающей в нее, затрачивается на внутреннюю полезную работу (Θ), направленную против равновесия (∆р↑), а вторая часть ее бесполезно рассеивается в виде тепла (Q). В каждой ЭОКС существует свой механизм трансформации энергии с использованием части ее на самоорганизацию и свой коэффициент полезного действия.

В соответствии с законом сохранения энергии:

Е = Θ + Q, (4)

Мерой самоорганизации является величина Θ или коэффициент полезного действия (использования) энергии на самоорганизацию (r):

r = Θ / Е, (5)

Концепция эволюционного катализа позволяет выделять неравновесные объекты, способные к самоорганизации и динамическому функционированию в процессах обмена веществ и энергии. Они тем самым могут осуществлять прогрессивную химическую эволюцию, которая приводит к возникновению жизни [18]. Эта концепция позволила выявить причины движущие силы и закономерности самоорганизации и прогрессивной эволюции. Она устанавливает количественные меры самоорганизации и эволюционного прогресса. Главным условием самоорганизации принята не равновесность, ее причиной – полезная работа против равновесия, а движущей силой – та часть свободной энергии обменного процесса Е, которая используется на внутреннюю полезную работу Θ. Степень самоорганизации системы зависит от коэффициента полезного использования энергии Е в обменном процессе, определяемого по (5).

На основе теории ЭОКС была установлена связь явлений самоорганизации и саморазвития, удалось установить общие законы существования неравновесных объектов на всех уровнях развития материи, их самоорганизации и прогрессивной эволюции. Положения самоорганизации, выявленные в области эволюционного катализа, в принципе можно использовать для изучения процессов самоорганизации и в других областях знаний. Количественные показатели (параметры) объектов самоорганизации и эволюции, в соответствии с концепцией эволюционного катализа, имеют энергетическую и кинетическую природу, что подтверждает их принципиальную применимость на различных уровнях организации материи, а также возможность их экспериментальной оценки.

При этом необходимо различать явления самоорганизации и организации, представляющие собой альтернативные процессы соответственно не равновесного и равновесного упорядочения хаоса. Важно, но не просто, выявлять связь и соподчиненность этих функционально различных процессов в сложных явлениях на макро уровне, как энергоакцепторных при самоорганизации, так и энергодонорных при организации. Сложно выявлять и оценивать (особенно, в случае процессов с полевой энергией - излучения) экзергонический базисный энергообменный процесс, который обеспечивает самоорганизацию свободной энергией. Не всегда удается определить свободную энергию, пригодную для использования на процессы самоорганизации, на основе величин термодинамических и химического потенциалов.

Например, попытки определить свободную энергию (эксергию) оптического излучения в отношении важного самоорганизующегося процесса биосферы – фотосинтеза фототрофных растений – на основе второго начала термодинамики не увенчались успехом [8, 9]. Эта величина впервые была определена нами на основе закона энергетической экстремальности самоорганизации с учетом квантовых свойств излучения, положений фотохимии, а также расчетных и эмпирических данных по спектральной эффективности фотосинтеза [10].

Согласно теории ЭОКС, эволюция представляется как развитие континуальной самоорганизации, процесс которой подчиняется определенным принципам. Выделено четыре феноменологических принципа: стохастический, кинетический, энергодинамический и информационный, которые определяют возможность и граничные условия осуществления химической эволюции. Направленность эволюции, ее причины, движущие силы и механизм естественного отбора определяет основной закон самоорганизации и прогрессивной эволюции, который аналитически в энергетических величинах выражается соотношением:

∆I/ ∆t > 0, [Дж/с2], (6)

где ∆I – приращение общей мощности обменного процесса в открытой системе.

Соотношение (6) соответствует положительному приращению ∆I, которым определяется мера прогрессивности эволюции. В случае противоположного знака у этого соотношения будет иметь место регрессивная эволюция.

На примере анализа элементарных открытых каталитических систем было доказано энергетически связанное существование двух типов структурной организации вещества, “..,починяющихся разным физическим принципам:. энтропийному и антиэнтропийному и узаконены естественные антиэнтропийные процессы” [5, с. 76]. Смысл этой цитата, по существу, подтверждает проявление энергетической экстремальности в самоорганизации на микро уровне в элементарных открытых каталитических системах.

Один из авторов этой работы обосновал, на макро уровне, закон общей биоэнергетической направленности (целенаправленности) структур и функций живых систем, который затем был назван законом выживания. [11]. Этот закон по своей сущности противоположен второму началу термодинамики. Проведена положительная косвенная экспериментальная проверка закона выживания при создании энергоэкономных электрических ламп для обеспечения фотосинтеза растений. Достоверность этого закона подтверждена использованием его для естественнонаучного объяснения феноменальных явлений, которые надежно эмпирически или математически установлены, но современной наукой не объяснены. Все изученные феномены являются природными механизмами проявления или следствиями закона выживания. Установлено, что этот закон проявляется не только в живых, но и в физико-химических самоорганизующихся процессах и структурах. Результаты этих исследований рассмотрены в публикациях [10-14]. Основная сущность их в следующем. Выявлен закон выживания и принцип энергетической экстремальности самоорганизации, которыми направляются все этапы эволюции природы (физико-химический, биологический, социальный). Принцип энергетической экстремальности выражается в двух взаимно дополняющих законах: второго начала термодинамики, отображающего равновесные (не самоорганизующиеся) процессы, которые приводят к рассеянию энергии, росту энтропии; и противоположного по сущности закона выживания, который отражает самоорганизующиеся процессы природы, повышающие не равновесность и обеспечивающие развитие прогрессивной эволюции.

Установлено, что принцип энергетической экстремальности в терминах “действий” природы был обоснован Л. Эйлером в 1744 г. путем преобразования принципа наименьшего действия в принцип экстремального действия. Как ни странно, но особая важность этого принципа для самоорганизации природы и ее прогрессивного эволюционного развития не была замечена и оценена в течение более чем 250 лет.

Закон выживания объясняет и объединяет феноменальные принципы (Ферма, наименьшего действия, Ле-Шателье и др.), используемые в физико-химической сфере знаний в качестве исходных положений (аксиом). Он позволил естественнонаучно объяснить феноменальное явление, использованное Дарвином в качестве исходной аксиомы для обоснования теории биологической эволюции – высокую потенциальную способность к размножению всех, без исключения, видов организмов. На основе закона выживания естественнонаучно объяснены также следующие феномены: золотое сечение, онтогения (биогенетический закон), солитоны, структуры и процессы, описываемые фрактальными зависимостями. Косвенная экспериментальная проверка подтвердила его достоверность. Доказана также возможность простого решения долго не разрешавшихся, рассмотренных, фундаментальных проблем науки.

Рассмотрим кратко решение этих проблем. Начнем с внутренней термодинамической проблемы. Если исходить из наиболее надежного термодинамического определения энтропии по формуле (3), то при приближении Т к 0, эта величина устремляется к бесконечности. Как показано в [12, 13], возникшие при статистическом определении энтропии трудности в отношении знака правой части формулы (2), можно разрешить приняв два знака. При знаке минус формула (2) будет соответствовать определению энтропии для самоорганизующихся (не равновесных) систем, а знак плюс – для определения энтропии равновесных (не самоорганизующихся) систем. Для этих двух случаев предельное значение энтропии при Т = 0 формально будет иметь как – 0, так и + 0, а по формуле (3) - + ∞ и - ∞. Такое определение энтропии будет отображать принцип энергетической экстремальности, а не только второе начало термодинамики. В тоже время, из третьего начала термодинамики следует принцип недостижимости абсолютного нуля температуры [15, с. 136]: “невозможен такой процесс, в результате которого тело могло бы быть охлаждено до абсолютного нуля”. Это, казалось бы явное противоречие, разъяснено в учебном пособии по термодинамике [16], в котором одна из глав посвящена “отрицательной абсолютной температуре”. В [16, с. 158] показано, что возможность существования отрицательных абсолютных температур, без прохождения температуры через нуль, возможна когда: “Температура в направлении ее роста проходит на шкале в последовательном порядке значения: + 0 К, …, + 500 К, …± ∞, …, - 500 К, …, - 0 К. Температура + 1000 К является промежуточной между +500 и –500 К”. Такая последовательность температур возможна и наиболее четко прослеживается в случае наличия в правой части формул (2) и (3) двух знаков “+” и “-”, что подтверждает достоверность принципа энергетической экстремальности самоорганизации.

Наличие знака “-” в формуле (3) подтверждает реальная возможность, доказанная теоретически [17] и осуществленная экспериментально [18], непосредственно преобразовывать низко температурную теплоту окружающего воздуха (высоко энтропийную) с помощью нелинейного конденсатора в низко энтропийную электрическую энергию с КПД до 31 %. Подобное непосредственное преобразование низко температурной теплоты окружающего воздуха в электрическую энергию возможно и с помощью ферромагнитных приборов. В [16] рассмотрена система с отрицательной абсолютной температурой и показано, как осуществляются отрицательные абсолютные температуры в системе “элементарных магнитов”, а также рассмотрен пример экспериментального осуществления системы с отрицательной абсолютной температурой в 1951 г. Перселлом и Паундом в экспериментах по изучению свойств системы ядерных спинов в очень чистых кристаллах фтористого лития. При рассмотрении термодинамики систем с отрицательной абсолютной температурой, не случайно, выявлен ряд их специфических свойств, которых нет у обычных систем.

Естественнонаучное объяснение и одновременное решение проблемы принципиальной не согласованности второго начала термодинамики и динамикой основных разделов физики, вытекающей и теоремы возврата Пуанкаре-Мисры, в следующем. Феноменальные принципы Ферма и наименьшего действия, сущность которых противоположна сущности второго начала термодинамики [12, 13], в качестве исходных положений входят в основные разделы физики. Из принципа Ферма выводятся основные законы оптики и отображающие их аналитические зависимости. Ландсбергом [19] показана возможность преобразования принципа ферма в принцип экстремального действия.

Принцип наименьшего действия в виде уравнение Гамильтона (гамильтониан) входит в классическую и статистическую механики. Основное уравнение квантовой механики – уравнение Шредингера - представляет собой волновую функцию оптики, выводимую из принципа Ферма, в которую в виде оператора введен гамильтониан. Это уравнение не выведено, а подобрано. Достоверность его подтверждают результаты расчетов по нему. Главные уравнения релятивистской электродинамики – уравнения Дирака и Паули – также содержат в виде операторов гамильтониан. В общей теории относительности (геометродинамике) главное уравнение – уравнение Эйнштейна-Гамильтона-Якоби - также содержит в не явном виде принцип наименьшего действия.

Главные уравнения макро электродинамики – уравнения Максвелла – не содержат в явном виде феноменальных принципов, но они преобразуются в уравнения Гамильтона, что указывает на противоположность их сущности второму началу термодинамики. Итак, сущность главных динамических уравнений основных разделов физики соответствует сущности феноменальных принципов – наименьшего действия, Ферма - , которая противоположна сущности второго начала термодинамики. В этом естественнонаучная причина проблемы принципиальной не согласованности второго начала и динамикой основных разделов физики. Разрешение этой проблемы состоит в ограничении приложения второго начала термодинамики только равновесными (не самоорганизующимися) системами. Самоорганизующуюся природу, как живую, так и физико-химическую закона самоорганиизации, закона выживания. Это простое решение рассматриваемой проблемы не требует “принципиальной переработки всех разделов физики”, как это предполагалось в [3].

Междисциплинарная проблема “вопиющего” [3] противоречия между эволюцией природы по второму началу термодинамики и теорией биологической эволюции также решается просто, на основе признания доказанной достоверности закона выживания и энергетической экстремальности самоорганизации, которыми объясняется и описывается самоорганизация и прогрессивная эволюция природы. Приложение второго начала термодинамики при этом ограничивается только не самоорганизующимися (равновесными) системами.

Использование результатов исследований по обоснованию эакона выживания, энергетической экстремальности самоорганизации и прогрессивной эволюции открывает принципиально новые возможности концептуального объединения естественнонаучных, технико-технологических и социально-культурных отраслей знаний; создании всеединства знаний. Эти результаты позволяют объяснить первичные причины возникновения глобальных проблем, упростить и ускорить: их решение, переход к устойчивому развитию человеческого общества и остальной природы.

Рассмотренные результаты свидетельствуют о несостоятельности длительно существовавшего утверждения о повсеместном и непрерывном росте энтропии, разрушении структур, деградации энергии в природе, об угрозе тепловой смерти Вселенной. Это утверждение относится только к не самоорганизующимся процессам. Процессы самоорганизующейся, живой природы в соответствии с законом выживания имеют диаметрально противоположную направленность - к развитию и совершенствованию структур и функций, концентрации свободной энергии (эксергии) в самоорганизующихся природных, особенно живых, системах.

Обоснование общей биоэнергетической направленности структур и функций живых систем – закона выживания – впервые было опубликовано в 1977 году [11]. За прошедшие с тех пор более четверти века проведена положительная косвенная экспериментальная проверка этого закона, достоверность и высокая познавательная способность его подтверждены также путем применения его для естественнонаучного объяснения феноменальных явлений, надежно экспериментально или математически обоснованных, но не объясненных современной наукой. Установлено проявление этого закона в основных разделах физики в виде исходных феноменальных принципов – Ферма, наименьшего действия, Ле-Шателье и др. Выявлено, что закон выживания совместно со вторым началом термодинамики составляет взаимно дополняющую, но противоположную по знаку, сущность энергетической экстремальности самоорганизации. Показана возможность установления первичных причин возникновения глобальных проблем и существенного упрощения и ускорения их решения на основе закона выживания и принципа энергетической экстремальности самоорганизации [12. 13].

Рассмотренные результаты исследований по самоорганизации свидетельствуют о целесообразности использования энергетической экстремальности в качестве исходной аксиомы теории эволюции, теоретических начал экологии и аграрной теории.. Нет сомнений в том, что энергетическая экстремальность самоорганизации и прогрессивной эволюции, в связи с особо высоким статусом ее иерархической общности, как принципа фундаментальной науки, должна войти исходной аксиомой во все сферы научных знаний. Она должна составить фундамент всеединства научных знаний, без развития которого не мыслимо основательное решение глобальных проблем, устойчивого гармоничного развития природы и человеческого общества.

Этот прогноз подтверждают высказывания А. Пуанкаре относительно принципа наименьшего действия, который послужил началом обоснования энергетической экстремальности самоорганизации. Подводя итоги развития теоретической физики в ХХ столетии, и отмечая наиболее важные ее принципы (сохранения энергии, рассеяния энергии – принцип Карно, равенства действия и противодействия, относительности, сохранения массы) он отметил [23, с. 304]: “Я добавил бы еще принцип наименьшего действия”. Рассмотрев слабые стороны перечисленных общепризнанных принципов теоретической физики, он задается вопросом [20, с. 318]: “Так что же остается нетронутым среди всех этих руин?” и отвечает (там же): “Принцип наименьшего действия стоит нерушимо до сих пор,…что этот принцип надолго переживет все остальные, он действительно и самый неопределенный и самый общий”. Отмеченная в этой цитате неопределенность принципа наименьшего действия, в то время состояла в отсутствии понимания вхождения его составной частью в принцип энергетической экстремальности, в необходимости логического объединения его с принципом Карно – вторым началом термодинамики.

Естественнонаучное объяснение принципа энергетической экстремальности и обоснование его второй составляющей – закона выживания - в современной терминологии, на основе положений самоорганизации и прогрессивной эволюции, гарантирует простое решение рассмотренных длительно не разрешавшихся фундаментальных проблем науки, связанных со вторым и третьим началами термодинамики. Эти результаты, оставляя в силе для традиционной (градиентной) энергетики роль ключевого закона за вторым началом термодинамики, одновременно снимают его своеобразный запрет на развитие нетрадиционной энергетики. Развитие этого, особо важного для экологии и сельскохозяйственного производства направления энергетики, связано с использованием природных самоорганизующихся процессов и структур. В будущем это направление, очевидно, должно стать основой глобальной, экологически совместимой энергетики.

Из рассмотренных двух решений проблем принятых М. Планка в области термодинамики при отсутствии достаточных условий для их рассмотрения, одно лишь оказалось истинным – уточнение третьего начала термодинамики.

Литература

  1. Планк М. Единство физической картины мира. М., Наука, 1966.
  2. Больцман Л. Статьи и речи. М., Наука, 1970.
  3. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., Наука, 1985, 327 с.
  4. Руденко А. П. Роль эволюционного катализа в решении проблемы самоорганизации и синергетики, в установлении количественной меры самоорганизации прогрессивной эвоолюции. Синергетика, т.4, М., МГУ, 2001, с. 19 – 38.
  5. Руденко А.П. Самоорганизация и синергетика. // Синергетика, М., т.3, МГУ, 2000, с. 61 - 99.
  6. Руденко А. П. Теория саморазвития открытых каталитических систем. М., Наука, 1969.
  7. Руденко А. П. Эволюционная химия и естественноисторический подход к проблеме происхождения жизни. // Журн. Всес. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева, 1980, т. 25, №4, с. 390 – 404.
  8. Дейсенс Л. Путь световой энергии в фотосинтезе .//Структура и функция фотосинтетического аппарата. М., ИЛ, 1962, с. 19-36.
  9. Spanneer D. D. The Green Leaf as a heat Engine. // Nature, 1963 v. 198, N 4884, p. 934-936.
  10. Свентицкий И.И. Экологическая биоэнергетика растений и сельскохозяйственное производство. Пущино, НЦБИ АН СССР, 1982, 221 с.
  11. Свентицкий И.И. К обоснованию биоэнергетической целенаправленности структур и функций живых систем. Деп. Рук. 3204-77 деп. ВИНИТИ, 1977.
  12. Свентицкий И.И. Принципы энергосбережения в АПК. Естественнонаучная методология. М, ВИЭСХ, 2001. .
  13. Свентицкий И.И. Фундаментальные проблемы науки и истоки их решения.// Аграрная наука, 2001, № 3, 4, c. 2-4, 2-3.
  14. Sventitskij I.I. Bioenergetic trends - a key to solving energy, food and ecological problems. //Beyond energy crisis opportunity and chalendge. Pergamon press, Oxford and New York, 1981, p. 1863 – 1870.
  15. Яворский Б. М. Детлаф А. А. Справочник по физике. М., Наука, 1980,
  16. Базаров И.П. Термодинамика. М., Высшая школа, 1976.
  17. Голицын Б.Б. Ученые записки Московского университета, № 10, т.1, М., 1893. Избранные труды, 1, М., 1960.
  18. Заев Н. Е., Спиридонов Ю.С. Емкость – конвертор тепла среды в электроэнергию. //Электротехника. 1998,№ 12, с. 53 – 55
  19. Ландсберг Г. С. Оптика, М., Наука, 1957.
  20. Пуанкаре А. О науке. М., Наука, 1990.
Дата публикации: 4 августа 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.