Что такое пассивная и активная среда физиология
Что такое пассивная и активная среда физиология
Организм можно определить как физико-химическую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Для обеспечения стационарного состояния у всех организмов выработались разнообразные анатомические, физиологические и поведенческие приспособления, служащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды. Это относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций организма человека и животных называется гомеостазом.
Этот процесс осуществляется преимущественно деятельностью лёгких и почек за счёт дыхательной и выделительной функции. В основе гомеостаза лежит сохранение кислотно-основного баланса. Для нормальной жизнедеятельности большинства клеток необходимы достаточно узкие пределы рН (6,9 – 7,8), и организм вынужден постоянно осуществлять нейтрализацию образующихся кислот. Этот процесс выполняют буферные системы, которые связывают избыток ионов водорода и контролируют их дальнейшие перемещения в организме. Буферные системы играют очень важную роль, т.к. в результате различных метаболических процессов в организме постоянно образуются различные кислоты, которые сразу же нейтрализуются буферными системами: гидрокарбонатной, фосфатной, белковой и гемоглобиновой.
Главной буферной системой организма является гидрокарбонатный буфер, состоящий из Н2СО3 и NaHCО3. При рН около 7,4 в организме преобладает гидрокарбонат-ион, и его концентрация может в 20 раз превышать концентрацию угольной кислоты. По своей природе угольная кислота очень нестойкая и сразу же после образования расщепляется на углекислый газ и воду. Реакции образования и последующего быстрого расщепления угольной кислоты в организме настолько совершенны, что им часто не придают особого значения. Эти реакции катализируется ферментом карбоангидразой, который находится в эритроцитах и в почках. Особенность гидрокарбонатной буферной системы состоит в том, что она открыта. Избыток ионов водорода связывается с гидрокарбонат-ионом, образующийся при этом углекислый газ стимулирует дыхательный центр, вентиляция лёгких повышается, а излишки углекислого газа удаляются при дыхании. Так в организме поддерживается баланс рН. Чем больше в клетках образуется ионов водорода, тем больше расход буфера. На этом этапе метаболизма подключаются почки, которые выводят избыток ионов водорода, и количество гидрокарбоната в организме восстанавливается.
Фосфатный буфер может действовать как в составе органических молекул, так и в качестве свободных ионов. Одна его молекула способна связывать до трёх катионов водорода. Белки могут присоединять к своей полипептидной цепочке как кислотные, так и основные группы.
Буферная ёмкость белковой буферной системы может охватывать широкий диапазон рН. В зависимости от имеющейся величины рН она может связывать как гидроксильные группы, так и ионы водорода. Третья часть буферной ёмкости крови приходится на гемоглобин. Каждая молекула гемоглобина может нейтрализовать несколько ионов водорода. Когда кислород переходит из гемоглобина в ткани, способность гемоглобина связывать ионы водорода возрастает и наоборот: когда в лёгких происходит оксигенация гемоглобина, он теряет присоединённые ионы водорода. Освободившиеся ионы водорода реагируют с гидрокарбонатом, и в результате образуется углекислый газ и вода. Образовавшийся углекислый газ удаляется из лёгких при дыхании.
Буферные свойства гемоглобина обусловлены соотношением восстановленного гемоглобина (ННb) и его калиевой соли (КНb). В слабощелочных растворах, каким является кровь, гемоглобин и оксигемоглобин имеют свойства кислот и являются донорами Н+ или К+. Эта система может функционировать самостоятельно, но в организме она тесно связана с гидрокарбонатной. Когда кровь находится в тканевых капиллярах, откуда поступают кислые продукты, гемоглобин выполняет функции основания: КНb + Н2СО3 ↔ ННb + КНСО3. В легких гемоглобин, напротив, ведет себя, как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения углекислоты.
Таким образом, механизм регуляции кислотно-основного равновесия крови в целостном организме заключается в совместном действии внешнего дыхания, кровообращения, выделения и буферных систем.
Стресс хороший и плохой: разбираемся в видах и стадиях развития
На самом деле стресс помогает нашему организму, это природный механизм, запускающий процесс приспособления к любым внутренним и внешним изменениям.
Например: Вы порезали палец — вы испытываете стресс, который дает понять вашему организму, что пора бросать спасательный отряд на заживление раны. или вы прилетели в тропическую страну — стресс говорит телу, что и как нужно изменить, чтобы легче перенести жару и влажность.
Однако, стресс может перерасти в постоянное состояние и тогда он становится опасен для всего вашего здоровья и нормальной жизни.
Стресс может быть двух видов: положительный и отрицательный.
Эустресс и Дистресс
Эустресс
Первая форма — эустресс, может быть вызвана и положительными эмоциями (позитивный) и негативными событиями (мобилизующий).
В этом состоянии человек осознает свои проблемы, свое состояние. Организм мобилизуется и концентрируется на выполнение задач. Это происходит под действием адреналина и других сопутствующих гормонов.
У человека повышается активность. Он успешно справляется с поставленными задачами на работе и дома. Но ресурс организма человека исчерпаем. Длительный негатив приводит к деструктивной форме.
Дистресс
Истощает нервную систему и разрушает организм. Страдает умственная активность, наша работоспособность падает. Стресс выбирает мишенью иммунную систему и бьет по ней. Организм становится уязвим к различным заболеваниям.
Дистресс (от англ. Distress) — горе, страдание, сильное недомогание, истощение.
Дистресс делится на несколько подтипов
Физиологический тип возникает как ответ на неблагоприятные внутренние факторы, неудовлетворенные физиологические потребности. Ими могут быть боль, голод, жажда, воздержание. Негативные условия внешней среды тоже вносят свою лепту. Стрессом для нас становится холод, постоянный шум, загазованность воздуха.
Наши эмоции тоже могут стать причиной стресса. Эмоциональный тип один из самых распространённых видов стресса. Даже радостные события вызывают дистресс. Все дело в длительном эмоциональном перенапряжении. Оно приводит в конечном итоге к психологическому и моральному истощению.
Кратковременный тип возникает как ответ на внезапное сильное воздействие. Проявляется как испуг и другие реакции. Обычно проходит быстро и не несет последствий, но может быть глубоким и травмирующим.
Наиболее тяжелый и опасный вид это хронический тип. Негативные факторы на нас воздействуют постоянно. Человек их не замечает, они становятся «фоном». Однако в конечном итоге этот «фон» приводит не только к нервному истощению, но и заболеваниям, депрессиям, общему снижению качества жизни.
Стадии
Изучением стресса занимались многие ученые и специалисты в области психологии. Специалисты выделяют несколько стадий стресса. В классическом представлении выделяется три стадии.
3 стадии развития
В этой стадии организм мобилизует все силы для ответа и выхода из негативной ситуации. Длительность зависит от таких факторов, как особенность психики человека и сила раздражителя. Она может длиться от нескольких минут до недели. На этом этапе изменяется поведение человека: появляется суетливость, раздражительность.
На этой стадии человек эффективно справляется с перенапряжением. Человек способен анализировать и искать оптимальные пути выхода из ситуации.
Когда внутренние ресурсы человека исчерпаны и нет резерва для восстановления наступает третья стадия стресса. Человек при этом ощущает усталость, апатию. Он теряет интерес к жизни, сдается и не сопротивляется раздражителям. Внутренняя опустошенность может перерасти в соматические заболевания и психические проблемы.
Причины
Главная причина – это ситуации, которые его провоцируют, они называются стресс-факторами. С учетом того, что жизнь современного человека динамична и непредсказуема, причин великое множество. Постоянные неурядицы недопонимание близких, поджимающие стрессы на работе, поломка бытовой техники или автомобиля и просто ежедневные заботы. Всё это провоцирует раздражение и тревогу.
Иногда и отсутствие изменений, рутина и «день сурка» может стать главной причиной. У каждого человека свои индивидуальные особенности психики, что для одного досадная неприятность, для другого причины стресса.
Причины возникновения
Стресс развивается на трех уровнях: биохимическом, психологическом и физиологическом.
Когда человек оказывается в стрессовой ситуации, у него повышается уровень глюкозы в крови, повышается артериальное давление, сердцебиение становится более частым, повышается отложение жировой ткани в подкожной клетчатке, задерживается натрий, а с ним и вода в тканях, а калий, нужный для работы сердца и нервов, выводится быстрее необходимого.
Влияние на организм и здоровье человека
В любом случае, влияние стресса на организм значительно и чем оно сильнее и длительнее, тем больше вызывает последствий. От легкой раздражительности и неуверенности в себе до снижения сил и мотивации действовать, серьезного недомогания и депрессии. Именно поэтому так важно понимать свое состояние и уметь распознавать симптомы стресса, и, соответственно, вовремя направить силы на его преодоление.
Нормальная физиология
Любые негативные последствия адаптации составляют «структурную цену адаптации». Это предпатологические или патологические изменения в организме, обусловленные его затратами для повышения устойчивости к действию стресс-фактора. Само явление цены адаптации определяется тем, что в процессе приспособления ресурсы организма затрачиваются целенаправленно на синтез нуклеиновых кислот и белков и формирование системного структурного следа, в то время как параллельно протекает процесс распада белка и разрушения структур и тем самым происходит истощение энергетических и пластических запасов организма.
На стадии срочной адаптации независимо от стрессора в организме происходит резкое увеличение траты гормонов и нейромедиаторов стресса, что выражается отрицательным азотистым балансом, уменьшением массы тела, деструкцией митохондрий, лабилизацией лизосом, очаговыми микронекрозами в органах адаптивной функциональной системы. Эта совокупность сдвигов не ограничивается простым расходом энергии, а сопровождается разрушением и последующей реконструкцией структур, что составляет суть самого понятия «цена адаптации» и вместе с этим главную предпосылку превращения адаптации в болезнь. На этапе срочной адаптации это превращении становится особенно вероятным при имеющейся неполноценности какого-либо звена системы, ответственной за адаптацию. Например, при действии гипоксии на нетренированный организм возникнет горная болезнь, при чрезмерной физической нагрузке нетренированного организма может возникнуть острая недостаточность сердца и т.п.
При переходе срочной адаптации в долговременную дополнительное увеличение мощности доминирующей системы адаптации (синтез дополнительных популяций молекул РНК, белка; гипертрофия или гиперплазия клеток соответствующих органов и т.д.) выражает собой определённую структурную цену адаптации. При этом уменьшается выраженность стресс-реакции и организм успешно приспосабливается к данным условиям. Однако, если стресс-фактор чрезвычайно силён, то приспособительная реакция оказывается неосуществимой: функциональная система, ответственная за эту адаптацию, не формируется, а системный структурный след отсутствует. В этой ситуации стресс-реакция превращается из звена адаптации в звено патогенеза стрессорных заболеваний (язвенная болезнь, артериальная гипертензия, иммунодефициты, аритмии сердца и т.д.). Эти заболевания также представляют собой выражение структурной цены адаптации.
На стадии сформировавшейся долговременной адаптации, когда имеется системный структурный след в доминантной адаптивной функциональной системе организма и отсутствует стресс-реакция, снижается функция и структурный резерв других систем, подавленных доминантой. Такое доминирование одних и «разоружение» других систем организма составляет основу успешной узко специализированной адаптации к определённому фактору и вместе с тем становится предпосылкой болезней одностороннего развития, которые представляют собой выражение структурной цены адаптации.
Истощение организма при чрезмерно напряжённой адаптации приводит к тому, что большая нагрузка на доминирующие системы сопровождается чрезмерной гипертрофией клеток этой системы, а затем угнетением синтеза РНК и белка, нарушением обновления структур, их изнашиванием с развитием органного и системного склероза, что является структурной ценой данной адаптации.
В процессе адаптации к определённому фактору среды возникают прямые и перекрёстные эффекты.
Прямой эффект адаптации связан с развитием адаптивных изменений в определённой доминирующей системе, ответственной за адаптацию к конкретному фактору внешней среды. Например, при действии на организм гипоксии возникает выраженная мобилизация внешнего дыхания и функции сердца. По мере развития адаптации происходит увеличение дыхательной поверхности лёгких, количество крови в лёгочных капиллярах, кислородной ёмкости крови и т.п. Эти сдвиги приводят к тому, что необходимое количество кислорода поступает в кровь и доставляется к тканям в условиях к гипоксии при незначительном увеличении внешнего дыхания и сократительной функции сердца.
Перекрёстный эффект адаптации связан с формированием системного структурного следа, который, как правило, содержит «избыточные» компоненты. Эти компоненты влияют на резистентность организма не только к тому фактору, к которому шла адаптация, но и к другим. Если при этом резистентность к другим факторам возрастает, то речь идёт о положительной перекрёстной адаптации, а если резистентность снижается, то мы имеем дело с отрицательной перекрёстной адаптацией.
Так, например, при адаптации к физической нагрузке, или гипобарической гипоксии помимо повышения эффективности транспорта кислорода наблюдается увеличение мощности регуляторной системы опиоидных пептидов, что повышает устойчивость организма к стрессорным нагрузкам. Одновременно развивается частичная атрофия супраоптического ядра гипоталамуса, где образуется антидиуретический гормон, и клубочковой зоны коры надпочечников, где образуется альдостерон. Это приводит к облегчению выделения из организма воды и соли, а поэтому возрастает устойчивость к факторам артериальной гипертензии. Адаптация к теплу повышает устойчивость к гипоксии и мышечной работе. Дегидратация организма повышает устойчивость к гипоксии. Всё это – примеры положительной перекрёстной адаптации, которая составляет основу адаптационной профилактики различных заболеваний. Примерами отрицательной перекрёстной адаптации являются снижение устойчивости к гипоксии, мышечной нагрузке, теплу и химическим факторам при адаптации к холоду; снижение устойчивости к холоду и снижение резистентности к инфекционным заболеваниям при адаптации к чрезмерной мышечной нагрузке и гипоксии и т.д. Таким образом, отрицательная перекрёстная адаптация является выражением цены адаптации и тем самым указывает на важное значение выбора режима и дозирования факторов среды для их использования в адаптационной медицине.
Адаптация к гипоксической гипоксии – это физиологический процесс приспособления организма человека к существованию в условиях пониженного парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Адаптация организма к недостатку кислорода на начальном этапе проходит существенно иначе, чем адаптация к другим факторам среды. Отличие состоит в том, что гипоксия первично не действует на экстерорецепторы, и незаметно вторгается во внутреннюю среду, приводя к гипоксемии и нарушая гомеостаз. Под влиянием гипоксемии возникает увеличение функции систем, специфически ответственных за транспорт кислорода из окружающей среды в организм и его распределение внутри организма; развивается активация стресс-реакции, проявляющейся в мобилизации аппарата кровообращения и внешнего дыхания и в резко выраженном катаболическом эффекте.
Следует различать адаптацию к гипобарической гипоксии (в условиях медицинских барокамер) и акклиматизацию (в условиях гор), так как в горах, помимо пониженного парциального давления кислорода в воздухе, на организм оказывают влияние температурный режим, высокая ультрафиолетовая радиация и др.
Различают:
1) низкогорье: 200-1400 м над уровнем моря (у приезжих в эти районы физиологические параметры в покое и при деятельности не отличаются от показателей у людей, проживающих в условиях равнины);
2) среднегорье: 1400-2500 м над уровнем моря (у приезжих в эти районы в покое и при умеренных физических нагрузках физиологические параметры существенно не отличаются от нормы, у большинства улучшается общее самочувствие, но отдельные лица около недели испытывают дискомфорт – тахикардию, повышение артериального давления, беспокойный сон и одышку при нагрузке);
3) обжитое высокогорье: 2500-4500 м над уровнем моря (у приезжих в эти районы отмечается снижение работоспособности и напряжение механизмов регуляции вегетативных функций; для адаптации к этим условиям требуются недели и даже месяцы);
4) снежное нежилое высокогорье: 4500 м и выше над уровнем моря (у приезжих в эти районы наблюдается резкое напряжение всех физиологических функций, особенно газотранспортной системы, значительное снижение работоспособности; пребывание на таких высотах отрицательно влияет на здоровье).
Большое значение в адаптации к гипоксии имеют длительность и сила воздействия последней, что вынуждает различать две полярных модели приспособления:
I) адаптация к кратковременному воздействию острой, значительной гипоксии, несовместимой с длительной жизнью (острая сублетальная гипоксия);
II) адаптация к длительной менее выраженной гипоксии:
1) адаптация к непрерывному воздействию высотной гипоксии (акклиматизация);
2) адаптация к прерывистой гипоксии (в лабораторных условиях и в клинике).
Понятно, что любая из вышеперечисленных разновидностей имеет свои специфические особенности, проявляющиеся на разных уровнях организации организма.
Острая гипоксия.
Острая гипоксия, в первую очередь отражается на деятельности центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения. Например, при подъёме неадаптированного человека на высоту 5000 м происходит мобилизация существующей функциональной системы, специфически ответственной за устранение гипоксемии в организме. Эта система включает в себя регуляторно связанные воедино органы кровообращения и внешнего дыхания, которые мобилизуются при возбуждении хеморецепторов аортально-каротидной зоны в ответ на гипоксемию. Однако развивающихся гиперфункции сердца и гипервентиляции лёгких оказывается недостаточно для устранения гипоксемии в этих условиях. Поэтому в течение короткого промежутка времени человек теряет способность критически оценивать ситуацию (эйфория, депрессия, истерические реакции и т.п.), осознавать опасность. При этом снижается умственная и физическая работоспособность, к чему присоединяется быстрая утомляемость, апатия, головокружение и сильная головная боль. Если острая гипоксия длится недолго (минуты), то эти изменения обратимы. При более продолжительном воздействии острой гипоксии возникают необратимые поражения мозга, вплоть до летального исхода. Наиболее грозными осложнениями глубокой кислородной недостаточности являются отёк мозга и лёгких.
Таким образом, при острой гипоксии имеет место срочный этап адаптации, который не успевает перерасти в долговременный этап адаптации из-за чрезмерности действующего фактора. Поэтому в результате этой адаптации системный структурный след не формируется, существующая функциональная система не эффективна и, следовательно, резистентность организма не увеличивается. Процесс срочной адаптации приводит к истощению функциональных резервов организма и быстрой декомпенсации его функций, что может закончиться летальным исходом. При этом функциональное состояние центральной нервной системы лимитирует устойчивость организма к острой гипоксии, а сдвиги в газотранспортной системе определяют эффективность приспособления к кислородному голоданию.
Адаптация к длительной гипоксии.
При длительном пребывании людей в условиях гипоксии, когда интенсивность гипоксического воздействия и её продолжительность для данного человека являются относительно хорошо переносимыми, срочная адаптация к гипоксии сменяется долговременной.
Срочный этап адаптации к гипоксии заключается в мобилизации функциональной системы, специфически ответственной за доставку кислорода к органам и генерализованного возбуждения ряда функций организма, прежде всего, функций высших отделов головного мозга, что проявляется нарушениями интеллектуальной и двигательной активности.
Затем дефицит богатых энергией фосфорных соединений в клетках систем, осуществляющих увеличенную функцию и подвергающихся действию гипоксемии, вызывает активацию синтеза нуклеиновых кислот и белков. Активация биосинтеза охватывает в процессе адаптации к гипоксии необычайно широкий круг органов и систем и приводит к формированию обширного системного структурного следа, обладающего разветвлённой архитектурой.
В сложной структуре компенсаторно-приспособительных процессов, развивающихся в организме человека на гипоксическое воздействие, выделяют 4 уровня координированных между собой механизмов:
1) механизмы, мобилизация которых может обеспечить достаточное поступление кислорода в организм, несмотря на его дефицит в окружающей среде (гипервентиляция, гиперфункция миокарда, увеличение кислородной ёмкости крови и др.);
2) механизмы, обеспечивающие достаточное поступление кислорода к мозгу, сердцу и другим жизненно важным органам, несмотря на гипоксемию (уменьшение расстояния диффузии для кислорода между капиллярной стенкой и мембранами клеток за счёт образования новых капилляров и повышения проницаемости клеточных мембран);
3) увеличение способности клеток утилизировать кислород и образовывать АТФ, несмотря на его дефицит (повышение сродства цитохромоксидазы, новообразование митохондрий, увеличение сопряжения окисления с фосфорилированием);
4) увеличение анаэробного ресинтеза АТФ за счёт активации гликолиза.
Разветвлённый структурный след, в той или иной мере охватывающий все органы и ткани, является причиной того, что адаптация к гипоксии сопровождается повышением резистентности организма ко многим другим факторам, т.е. обладает выраженным перекрёстным эффектом. Стадия устойчивой адаптации к гипоксии, возникшая в результате длительного пребывания в условиях умеренной высоты или сформировавшаяся в результате периодического действия гипоксии в условиях барокамеры, может быть использована в целях профилактики и лечения различных заболеваний. Так, адаптация к гипоксии оказывает положительное влияние на функцию и метаболизм сердца при экспериментальных пороках, инфаркте миокарда, эмоциональном стрессе, а также уменьшает количество экспериментальных язв в желудке. Ступенчатая продолжительная адаптация организма к условиям высокогорья после начальной непродолжительной реакции напряжения приводит к длительной активации факторов защиты и к общему повышению резистентности организма.
База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ
ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ. АКТИВНАЯ И ПАССИВНАЯ СРЕДА — Физика
КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЕСТЕСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
«ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ. АКТИВНАЯ И ПАССИВНАЯ СРЕДА.»
ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГР. ИВТ-1-97
БИШКЕК 2000
с окружающей средой. Существует свойства открытых систем, находящихся вдали от равновесного состояния: они оказываются неустойчивыми и возврат к начальному состоянию является необязательным. В некоторой точке, называемой бифуркацией (разветвлением), поведение системы становится неоднозначным.
При наличии неустойчивости изменяется роль внешних воздействий. В определенных условиях ничтожно малое воздействие на открытую систему может привести к значительным непредсказуемым последствиям (раскрытие неустойчивости).
В открытых системах, далеких от равновесия, возникают эффекты согласования, когда элементы системы коррелируют свое поведение на макроскопических расстояниях через макроскопические интервалы времени. Такое кооперативное, согласованное поведение характерно для систем различных типов: молекул, клеток, нейронов, отдельных особей и т.д.
В результате согласованного взаимодействия происходят процессы упорядочения, возникновения из хаоса определенных структур, их преобразования и усложнения. Чем больше отклонение от равновесия, тем больший охват корреляциями и взаимосвязями, тем выше согласованность процессов, даже протекающих в отдаленных областях и, казалось бы, не связанных друг с другом. Сами процессы характеризует нелинейность, наличие обратных связей и связанные с этим возможности управляющего воздействия на систему.
Теория состояний, далеких от равновесия, возникла в результате синтеза трех направлений исследований:
1. Разработка методов описания существенно неравновесных процессов на основе статистической физики. В рамках этого направления создаются кинетические модели, определяются параметры, необходимые для описания, выявляются корреляции, крупномасштабные флуктуации, устанавливаются закономерности перехода в состояние равновесия.
Синтез этих трех направлений дал новую область знаний занимающуюся описанием состояний, далеких от равновесия. С ее помощью удалось сформулировать общий подход к целой совокупности явлений природы и общества. Ее называют по- разному: синергетика, теория открытых систем, теория диссипативных структур, термодинамика необратимых процессов. Есть названия, связанные со свойствами неустойчивости, нелинейности.
Свойства атомов и молекул в различных энергетических состояниях различны. За счет неравновесных процессов происходит быстрое перераспределение заселенностей по большому числу термов и неизвестно какой из них окажется в данной конкретной системе наиболее реакционноспособным. Поэтому реакция существенно неравновесной системы на внешнее воздействие может быть неожиданной. Примером может служить диссоциация многоатомных молекул (ангармонических осцилляторов) при охлаждении газа в условиях накачки энергии. Этот эффект использовался для получения свободных атомов при низких температурах, что сыграло существенную роль в разработке химических лазеров. Другим примером нетривиального поведения существенно неравновесной системы является кратковременное охлаждение углекислого газа при резонансном поглощении излучения молекулой CО2.
В данном случае принципиально то, что при рассмотрении открытых систем, внешние параметры играют роль регуляторов, с помощью которых можно управлять процессами. Очень существенным моментом является то, что энергетические затраты на управление с помощью этих регуляторов намного меньше, чем требуется для достижения того же эффекта в равновесных условиях. Причем эффективность воздействия зависит от степени неравновесности системы.
В случае неизолированных систем, которые обмениваются с внешней средой энергией или веществом, изменение энтропии будет обусловлено процессами внутри системы (производство энтропии) и обменами с внешней средой (поток энтропии). Если производство энтропии в соответствии со вторым законом термодинамики неотрицательно, то «поток энтропии» может быть как положительным, так и отрицательным. Если поток энтропии отрицательный, то определенные стадии эволюции могут происходить при общем понижении энтропии. Последнее, согласно традиционной трактовке, означает, что «в ходе эволюции разупорядоченность будет уменьшаться за счет оттока энтропии».
Наука как открытая система
Синергетика применима и к анализу процесса самого научного познания. Наука представляет собой совокупность знаний, приведенных в систему, в которой факты и законы связаны между собой определенными соотношениями и взаимно обусловливают друг друга. Она является открытой информационной системой, связанной с внешним миром потоками информации. В физических системах самоорганизация начинается если энтропия системы убывает. Энтропия же и информация с точностью до знака совпадают. Применение синергетики в информационной формулировке в данном случае наиболее удобно.
Нарушение открытости системы, прекращение притока новой информации приводит к диссипации знаний, схоластике. Замкнутость всего общества приводит к застою и деградации. Примером могут служить Спарта, средневековая Япония, изолированные племена.
Обратимся к одной из наиболее сложной из активных систем «ЧЕЛОВЕК». На любом структурном уровне среды присутствует основной социальный элемент (человек со своей психологией, социальными, экономическими, политическими, жизненными взглядами, устремлениями и т.д.). И человек не один. Это целое общество людей (студентов, педагогов, ученых, администраторов, политиков, инженеров, экономистов и т.д.). Каждая группа людей со своим менталитетом. Все они, вольно или невольно, по тем или иным причинам содействуют или препятствуют прохождению процесса информатизации в образовательном учреждении.
Среда может быть пассивной, когда указания “гореть” просто передаются сверху, то есть от органа государственного управления образованием до обучающегося в виде отработанных заранее действий: постановлений, приказов, распоряжений, правил и т.д. Нужны громадные организационно-экономические усилия, чтобы провести по пассивной среде энергию волны, и все же она быстро затухает.
Но среда может быть и активной, когда каждая волна горения сверху подпитывается внутренней энергией на каждом уровне, то есть на каждом уровне среды есть свой генератор энергии (пейсмекер). Волна свободно проходит через элементы каждой структуры (ученых, администраторов, студентов и преподавателей и т.д.), отдающих свою энергию. Получив эту энергию, волна идет далее от элемента к элементу, распространяясь как пожар.
Синергетика устанавливает определенные режимы, параметры, характер процессов “горения”, что является исключительно полезным для получения практических результатов.
Причем законы синергетики гласят, что при превышении определенного уровня накачки энергии в среду, она может самовозбудиться и перейдет в режим интенсивного горения (“лазерный режим”), где очень легко можно будет управлять процессом прохождения волны, регулируя их малыми уровнями добавляемой энергии для того, чтобы направить волну в нужном направлении обеспечения процесса информатизации.
КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЕСТЕСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: «ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ. АКТИВНАЯ И ПАССИВНАЯ СРЕДА.»