интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Энтропия и сущность теории И. Пригожина

Выдающийся бельгийский физико-химик, лауреат Нобелевской премии Илья Пригожин является основоположником теории неравновесных необратимых процессов в природе и обществе.

Для того чтобы дать фундаментальное обоснование природных явлений неравновесия, И.

Пригожин разработал новую теорию диссипативных (рассеиваемых, переходящих в другое состояние) структур, и тем самым впервые доказал, что неравновесность необходимых процессов является источником организации (или самоорганизации) и энтропии (меры беспорядка) в природе и обществе. Таким образом, он установил фундаментальный закон, гласящий, что фауна и флора представляют собой не что иное, как диссипативные и недиссипативные биологические структуры.

Для обоснования своей теории в 1947 г. И. Пригожин доказал теорему о неравновесных процессах, в соответствии с которой установившемуся состоянию процесса соответствует минимум энтропии. Он показал, что при внешних условиях, препятствующих равновесному состоянию, энтропия увеличивается, а если препятствия отсутствуют - энтропия достигает абсолютного минимума (нуля).

описывается выражением:

и общий

поток энтропии будет равен тоже абсолютному минимуму

Полную энтропию, или функцию Пригожина, для общего случая непрерывной системы или процесса, когда i-e силы и i-e потоки энтропии функционально зависят от определенного условия (точки х), И. Пригожин выражает через следующий функционал:

где V - это объем неравновесной системы; Э(х) - базовый (единичный) локальный поток энтропии, а Э(х) можно интегрировать квантами информации, т.е. информациями, находящимися в том же объеме ∆V, что и энтропия. Следовательно, на примере термодинамических систем доказана важнейшая теорема полной энтропии. Таким образом, И. Пригожин создал фундаментальную теорию неравновесных структур и диссипативных процессов.

1.9. Новая энтропия А. Панченкова и принцип максимума новой энтропии в управлении

В монографии  предлагается парадигма, называемая автором новой энтропией.

По мнению А. Панченкова, энтропия традиционно во всех работах (зарубежных и отечественных ученых) интерпретируется как мера отрицательного количества, как мера беспорядка, хаоса и дезорганизации, несовершенства структуры. Введенная автором книги новая энтропия, в отличие от традиционной, имеет принципиально другой, позитивный смысл - как мера совершенства структуры, мера порядка, организованности и похожа по своему содержанию на отрицательную энтропию (антиэнтропию), или негэнтропию. Исходя из этого, предложенный принцип максимума новой энтропии можно рассматривать как принцип максимума антиэнтропии, или негэнтропии, в традиционном понимании энтропии.

По А. Панченкову, все процессы во Вселенной и окружающей нас действительности подчиняются принципу максимума новой энтропии. Традиционная парадигма, основанная на втором законе термодинамики, несостоятельна, так как XX в. ничего не дал, кроме противоречий, застоя, тупиковых зон и "длинных дискуссий". Основной причиной краха мировоззрения XX в. является неверная интерпретация энтропии как отрицательного количества, как меры беспорядка, хаоса, несовершенства и дезорганизации системы.

Энтропийное мышление XX в., как известно, получило реализацию в 1) математической теории энтропии и 2) термодинамике и статистической физике.

В основу математической теории энтропии легли классические работы К. Шеннона по теории информации. Математическая теория энтропии пережила годы расцвета и творческого роста. Однако поскольку теория информации и энтропия Шеннона имели ограниченную несемантическую базу вне математики, это энтропийное мышление замкнулось само на себя и не получило ожидаемого развития. Второй вариант энтропийного мышления связан с именами Р. Клаузиуса и Л. Больцмана. Больцмановская энтропия как атрибут статистической физики приняла облик термодинамической энтропии, и в физических исследованиях энтропийное мышление реализовалось в контексте термодинамической энтропии и второго закона термодинамики. В этой части успехи энтропийного мышления оказались значительно большими, что породило энтропийную парадигму естествознания XX в..

Узость двух вариантов энтропийного мышления возникла потому, что каждый вариант ориентировался на отдельные компоненты общей энтропии: на информационную энтропию и термодинамическую энтропию.

В монографии  обосновывается целесообразность перехода от старой информационной и термодинамической энтропийной парадигмы XX в. на новую энтропийную парадигму XXI в., основанную на новой энтропии и удовлетворяющую принципу максимума новой энтропии А. Панченкова.

В предложенной концептуальной модели естествознания новая энтропия - это первичная самостоятельная сущность, имеющая позитивный смысл как мера совершенства, упорядоченности и организованности, виртуальной сплошной среды и ее структуры.

Виртуальная сплошная среда наделяется свойством главным образом геометрической упорядоченности, а мерой же упорядоченности виртуальной сплошной среды выступает энтропия, удовлетворяющая принципу максимума энтропии Панченкова.

В концепции, методологии и теории фундаментальную роль играет глобальная симметрия, определяемая законом сохранения новой энтропии Новая энтропия сохраняет постоянное значение в виртуальной сплошной среде, удовлетворяющей принципу максимума новой энтропии Виртуальные сплошные среды бывают двух типов: 1) диссипативная сплошная среда; 2) инерциональная сплошная среда.

Новая энтропия имеет двойственный характер и состоит из двух компонент: структурной энтропии и энтропии импульсов. В диссипативной (рассеянной, переходящей в другое состояние) виртуальной среде существует пассивная компонента энтропии, входящая в состав структурной энтропии как "замороженная" энтропия. Со своей стороны, "замороженная" энтропия в термодинамической интерпретации это - термодинамическая энтропия.

В основе теории оптимальности новой энтропии лежит принцип максимума новой энтропии, которому удовлетворяет функционирование любой виртуальной сплошной среды. Принцип максимума новой энтропии А. Панченкова считается наиболее общим среди известных в естественных науках и согласуется с принципом Гамильтона. В соответствии с , все принципы во Вселенной и окружающей нас действительности подчиняются принципу максимума новой энтропии.

Новая энтропия и принцип максимума новой энтропии могут найти применение в исследовании разнообразных технических, естественных, социальных и экологических проблем. Они уместны при исследованиях и мониторинге биологических, социальных, технических и естественных систем; при изучении физики живого, процессов самоорганизации, психофизики, естественных полей, статистической механики сложных технических систем, их проектировании и т.п.

Новая энтропия и принцип максимума новой энтропии целесообразны в исследовании теории надежности объекта или системы и мониторинга Современная теория надежности объекта - это теория ухудшения структуры объекта Проблема мониторинга объекта требует теорию, описывающую как процессы ухудшения, так и улучшения его структуры. Новая энтропийная теория позволяет развивать новую специализированную теорию надежности и мониторинга объектов, основанную на идее упорядоченности структуры объекта.

Структурная энтропия как критерий качества объекта обладает большей общностью, чем интенсивность отказов, с одной стороны, а с другой стороны, она поддерживается инструментальными средствами теории энтропии Структурная энтропия является мерой совершенства системы, структуры либо объекта. Существуют три основные причины ухудшения структуры объекта: 1) старение объекта; 2) износ объекта и 3) воздействие внешней среды. В предложенной в  энтропийной теории надежности концептуальная модель приспособлена для исследования функционирования объектов с ухудшающейся или улучшающейся структурой.