Sünergeetika

Sünergeetika on füüsika haru, mis uurib mittelineaarsetes autokatalüütilistes süsteemides kollektiivseid fenomene.

Sünergeetika rajajaks on saksa laserifüüsik Hermann Haken. Sünergika Hakeni järgi on interdistsiplinaarne teadus, mis selgitab mustrite ja struktuuride moodustumist ja iseorganiseerumist avatud süsteemides, mis on kaugel termodünaamilisest tasakaalust. Selle asutas laserteooriast inspireeritud Hermann Haken. Hakeni tõlgendus laserprintsiipidest kui tasakaalustamata süsteemide iseorganiseerumine sillutas 1960. aastate lõpus sünergeetika arengule. Üks tema edukaid populaarseid raamatuid on Erfolgsgeheimnisse der Natur, tõlgitud inglise keelde kui The Science of Structure: Synergetics.

Iseorganiseerumiseks on vaja makroskoopilist süsteemi, mis koosneb paljudest mittelineaarselt interakteeruvatest alamsüsteemidest. Sõltuvalt välistest juhtimisparameetritest (keskkond, energiavood) toimub enesekorraldus.

Tellimuse-parameetri mõiste

Sünergias on oluline järjestuse-parameetri mõiste, mis võeti algselt kasutusele Ginzburgi–Landau teoorias, et kirjeldada faasisiireid termodünaamikas. Tellimisparameetri kontseptsiooni üldistab Haken "orjastava printsiibi" järgi, öeldes, et kiiresti lõdvestuvate (stabiilsete) režiimide dünaamika määrab täielikult "aeglane" dünaamika, reeglina ainult mõned "järjekorra parameetrid" (ebastabiilne režiimid). Järjekorra parameetreid saab tõlgendada makroskoopilist mustrit määravate ebastabiilsete režiimide amplituudidena.

Selle tagajärjel tähendab enesekorraldus süsteemi vabadusastmete (entroopia) tohutut vähendamist, mis paljastab makroskoopiliselt 'korra' (mustrikujunduse) kasvu. See kaugeleulatuv makroskoopiline järjekord ei sõltu alamsüsteemide mikroskoopiliste interaktsioonide üksikasjadest. See seletab väidetavalt mustrite enesekorrastamist nii paljudes erinevates füüsika, keemia ja bioloogia süsteemides.

"[...] laservalguse statistilised omadused muutuvad kvalitatiivselt laserkünnisel. Laserkünnise all suureneb müra üha enam, samal ajal kui künnise kohal jälle väheneb. [...] Laserkünnise all koosneb valgus üksikutest laineradadest, mis eralduvad üksikutest aatomitest üksteisest sõltumatult. Üle laserkünnise tekib praktiliselt lõpmatult pikk lainete rada. Et kontakteeruda teiste enesekorraldusprotsessidega, tõlgendagem lampi või laseri protsesse Bohri aatommudeli kohta. Lamp tekitab oma valguse nii, et aatomite ergastatud elektronid siirduvad väliselt orbiidilt sisemisele orbiidile täiesti üksteisest sõltumatult. Teiselt poolt - laservalguse omadused saab mõista ainult siis, kui eeldame, et üksikute elektronide üleminekud toimuvad korrelatsioonis. [...] Üle laserkünnise kasvab koherentne väli üha enam ja see võib orjata dipoolmomentide ja inversiooni vabadusastmed. Sünergias on selgunud, et see on üsna tüüpiline võrrand, mis kirjeldab enesekorrastamise mõjusid. [...] See võrrand ütleb meile, et dipoolide amplituudi, mis on proportsionaalne A-ga, annab hetkega välja amplituud B (t) (ja kõikuv jõud). See on ilmselt kõige lihtsam näide põhimõttest, mis on osutunud sünergeetikas põhimõttelise tähtsusega ja mida nimetatakse orjapõhimõtteks. "(Valgus: lained, footonid ja aatomid, kd 2; laservalguse dünaamika - peatükk 13).

Sünergia Fulleri järgi on ümberkujundatud süsteemide empiiriline uurimine, rõhuasetusega süsteemi totaalsele käitumisele, mida ei saa ette näha mis tahes isoleeritud komponentide käitumine, sealhulgas inimkonna roll nii osaleja kui vaatlejana.

Kuna süsteemid on tuvastatavad igas skaalas alates kvanttasandist kuni kosmiliseni ja inimkond väljendab nii nende süsteemide käitumist kui ka koosneb nendest süsteemidest, on sünergika väga lai distsipliin ja hõlmab laia valikut teaduslikke ja filosoofilisi uuringuid, sealhulgas tetraeedrilisi ja tiheda sfääriga geomeetriad, termodünaamika, keemia, psühholoogia, biokeemia, majandus, filosoofia ja teoloogia. Hoolimata mõnest peavoolu kinnitusest, näiteks Arthur Loebi artiklitest ja molekuli nimetamisest "buckminsterfullerene", on sünergika endiselt ikonoklastiline teema, mida enamik traditsioonilisi õppekavasid ja akadeemilisi osakondi ignoreerivad.

Buckminster Fuller (1895–1983) lõi selle termini ja üritas selle ulatust määratleda oma kaheköitelises teoses „Sünergika“. [1] [2] [3] Tema looming innustas paljusid teadlasi tegelema sünergika harudega: Haken uuris termodünaamilisest tasakaalust kaugel olevate avatud süsteemide iseorganiseeruvaid struktuure, Amy Edmondson uuris tetraeedrilist ja ikosaedrilist geomeetriat, Stafford Beer käsitles geodeetikat sotsiaalse dünaamika kontekstis ja Nystrom pakkus välja teooria arvutuslik kosmograafia. [4] Paljud teised teadlased vaevlevad täna sünergiaaspektide kallal, kuigi paljud distantseeruvad teadlikult Fulleri laiast kõikehõlmavast määratlusest, arvestades tema problemaatilist katset eristada ja seostada reaalsuse kõiki aspekte, sealhulgas ideaal ja füüsiliselt realiseeritud, anum ja suletud, üks ja paljud, vaatleja ja vaadeldav, inimese mikrokosmos ja universaalne makrokosmos.