Понятие научной картины мира. Фундаментальные основы новой картины мира: теория относительности; квантовая механика. Энтропия в современной картине мира. Термодинамическая, статистическая и информационная энтропия. Взаимосвязь энтропии и необратимости.
В мировой литературе едва ли найдется еще одно понятие, которое вызвало бы столько же споров, кривотолков и спекуляций, как энтропия. В них предложено множество интерпретаций этого понятия, плохо поддающегося интуитивному восприятию.Научная картина мира это - множество теорий в совокупности описывающих известный человеку природный мир, целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания. Эти открытия почти всегда сопровождаются радикальной перестройкой метода исследования, а так же значительными изменениями в самих нормах и идеалах научности. Таких четко и однозначно фиксируемых радикальных смен научной картины мира, научных революций в истории развития науки можно выделить три, обычно их принято персонифицировать по именам трех ученых сыгравших наибольшую роль в происходивших изменениях. Аристотелевская (VI-IV века до нашей эры) в результате этой научной революции возникла сама наука, произошло отделение науки от других форм познания и освоения мира, созданы определенные нормы и образцы научного знания. Он у твердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы за и против, обоснование решения), дифференцировал само знание, отделив науки о природе от математики и метафизикиВ классической науке господствовало убеждение, что материи свойственна тенденции к понижению степени ее упорядоченности, стремление к равновесию, что в энергетическом смысле означает хаотичность. Такой взгляд на природу был сформулирован в рамках равновесной термодинамики (то есть, науки о превращении различных видов энергии друг в друга). Первое начало термодинамики - закон превращения и сохранения энергии в принципе не запрещает перехода энергии от менее нагретых тел к более нагретым, единственное условие, что бы общее количество энергии не изменялось. Второе начало термодинамики приняло следующий вид: при самопроизвольных процессах в системах имеющих постоянную энергию энтропия всегда возрастает. В системе с постоянной энергией, то есть изолированной от внешней среды упорядоченность всегда со временем становится меньше, максимальная энтропия означает, полное равновесие и полный хаос.Введение понятия энтропии связано с поиском координаты теплообмена, т.е. физической величины, неизбежно изменяющейся в процессе теплообмена и остающейся неизменной в его отсутствие (подобно тому, как ведет себя объем V в процессе совершения работы сжатия). Р. Клаузиусом (в переводе с греческого энтропия означает «внутреннее превращение») подчеркивало совершенно иное и необычное для науки того времени свойство энтропии возрастать и в отсутствие теплообмена (вследствие самопроизвольного превращения упорядоченных форм энергии в тепловую). Не изменилась, к сожалению, ситуация и после введения Гельмгольцем (1847) понятия «связанной» (с тепловым движением) энергии TS, когда, казалось бы, стало ясным, что энтропия Клаузиуса S - это количественная мера хаотического движения, находящаяся в таком же отношении к связанной энергии TS, как импульс - к кинетической энергии. В таком случае сразу бы стало ясным, что энтропия должна возрастать не только при подводе тепла извне, но и при возникновении ее внутренних источников вследствие трения, экзотермических химических реакций, воздействия токами высокой частоты, индукционного нагрева и т.п., т.е. при превращении упорядоченных форм энергии в тепловую. Это обстоятельство отражено в уравнении баланса энтропии: DS = DES DIS, (5) где DES - обратимая часть изменения энтропии, обусловленная внешним теплообменом ?Q = TDES; DIS - возрастание энтропии, обусловленное внутренними источниками тепла диссипации Qд = TDIS в системе.Одни из них считают ее результатом взаимодействия большого числа обратимых элементарных процессов, другие связывают ее с невоспроизводимостью граничных и начальных условий, третьи - с некоммутативностью процедуры измерений и невозможностью в связи с этим возврата в исходное состояние, четвертые - с нарушением симметрии некоторых физических законов при перемене знака времени, пятые - со статистической природой времени и т.д. Томсон в статье «О динамической теории теплоты» прямо пишет: «Когда теплота или работа получаются с помощью необратимого процесса, происходит расточение механической энергии, и полное возвращение ее в первоначальное состояние невозможно». Поскольку же механическая энергия измеряется величиной работы, которую может совершить тело (система), необратимость в понимании основоположников термодинамики была синонимом потери ею работоспособности (как мы говорим сейчас, «диссипации» энергии). Так возник принцип возрастания энтропии, выражающий существо 2-го закона термодинамики и отражающий одностороннюю направленность самопроизвольных процессов в связи с их необратимостью. Поскольку же необратимы (по той или иной причине) все реальные процессы, энтропия стала мерой «любой и всякой» необратимости, а принцип возрастания энтропии был распространен на все без исключения системы.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Понятие научной картины мира
2. Энтропия в современной картине мира
2.1 Синергетика
2.2 Термодинамическая, статистическая и информационная энтропия
2.3 Энтропия и необратимость
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Список литературы
1. Базаров И.П. Термодинамика. Изд. 4-е. - М.: Высшая школа, 1991.
2. Губбыева З.О. Современная научная картина мира [Электронный ресурс]: http://www.tspu.tula.ru/res/other/kse/lec3.html
3. Денбиг К. Введение в термодинамику необратимых процессов. - М.: Изд.-во иностр. лит. 1960.
4. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой. - М.: Прогресс, 1986.
5. Шамбадаль П. Развитие и приложения понятия энтропии. - М.: Наука, 1967.
