Открытые и закрытые системы

Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи.

Основные отличительные черты открытых систем — способность обмениваться с внешней средой энергией, веществом и информацией. Закрытые, или замкнутые системы изолированы от внешней среды (с точностью принятой в модели).

Хорошо организованные системы.

Представить анализируемый объект или процесс в виде «хорошо организованной системы» означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, т. е. определить связи между всеми компонентами и целями системы, с точки зрения которых рассматривается объект или ради достижения которых создается система. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения, связывающего цель со средствами, т. е. в виде критерия эффективности, критерия функционирования системы, который может быть представлен сложным уравнением или системой уравнений. Решение задачи при представлении ее в виде хорошо организованной системы осуществляется аналитическими методами формализованного представления системы.

Примеры хорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболее существенные закономерности движения планет вокруг Солнца; отображение атома в виде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов; описание работы сложного электронного устройства с помощью системы уравнений, учитывающей особенности условий его работы (наличие шумов, нестабильности источников питания и т. п.).

Для отображения объекта в виде хорошо организованной системы необходимо выделять существенные и не учитывать относительно несущественные для данной цели рассмотрения компоненты: например, при рассмотрении солнечной системы не учитывать метеориты, астероиды и другие мелкие по сравнению с планетами элементы межпланетного пространства.

Описание объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда можно предложить детерминированное описание и экспериментально доказать правомерность его применения, адекватность модели реальному процессу. Попытки применить класс хорошо организованных систем для представления сложных многокомпонентных объектов или многокритериальных задач плохо удаются: они требуют недопустимо больших затрат времени, практически нереализуемы и неадекватны применяемым моделям.

Плохо организованные системы.

При представлении объекта в виде «плохо организованной или диффузной системы» не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенней с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические) и распространяют их на поведение всей системы с некоторой доверительной вероятностью.

Пример. Газ характеризуют макропараметрами — давлением, относительной проницательностью, постоянной Больцмана и т.д. Основываясь на этих параметрах, разрабатывают приборы и устройства, использующие свойства газа, не исследуя при этом поведение каждой молекулы.

Подход к отображению объектов в виде диффузных систем широко применяется при: описании систем массового обслуживания, определении численности штатов на предприятиях и учреждениях, исследовании документальных потоков информации в системах управления и т. д.

Самоорганизующиеся системы.

Самоорганизующиеся системы способны менять свои структуры, подстраиваясь к внешним условиям.

Самоорганизующиеся системы обладают признаками диффузных систем: стохастичностью поведения, нестационарностью отдельных параметров и процессов. К этому добавляются такие признаки, как непредсказуемость поведения; способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды, изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности; способность формировать возможные варианты поведения и выбирать из них наилучший и др. Иногда этот класс разбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприспосабливающиеся системы, самовосстанавливающиеся, самовоспроизводящиеся и другие подклассы, соответствующие различным свойствам развивающихся систем.

Примеры: биологические организации, коллективное поведение людей, организация управления на уровне предприятия, отрасли, государства в целом, т. е. в тех системах, где обязательно имеется человеческий фактор.

При применении отображения объекта в виде самоорганизующейся системы задачи определения целей и выбора средств, как правило, разделяются. При этом задача выбора целей может быть, в свою очередь, описана в виде самоорганизующейся системы, т. е. структура функциональной части АСУ, структура целей, плана может разбиваться так же, как и структура обеспечивающей части АСУ (комплекс технических средств АСУ) или организационная структура системы управления.

Большинство примеров применения системного анализа основано на представлении объектов в виде самоорганизующихся систем.

Открытые и закрытые системы. Что такое открытые и закрытые системы

Для того чтобы в доме было тепло даже в лютые морозы, необходимо заранее позаботиться о создании в нем системы отопления. Она может быть как открытого типа, так и закрытого. Более подробнее стоит остановиться на втором виде системы отопления. Ведь отдают ей предпочтение нередко. На это есть свои причины, так как она обладает многочисленными преимуществами и незначительными минусами. Но перед тем как с ними ознакомиться, следует узнать о том, как функционирует закрытая система отопления и какая схема ее установки существует.

Рисунок 1. Схема двухтрубной закрытой системы отопления.

Основные принципы работы

Начните с рассмотрения функционирования системы отопления закрытого типа. Ее принцип работы состоит в том, что при повышении в ней температуры открывается клапан, благодаря этому излишки теплоносителя перемещаются в мембранный металлический бак. Если же температура в системе понижается, то при помощи насосов вода закачивается обратно в систему. Благодаря этому происходит автоматическая регулировка давления в небольших пределах.

Стоит заметить, что при организации закрытой системы отопления можно использовать вместо расширительного бака безнапорный. Его главная особенность состоит в том, что он может заполняться теплоносителем на 100%.

Тогда как мембранная емкость вмещает в себя определенное количество воздуха (газа), поэтому она не может быть полностью заполнена водой.

Подбирать расширительный или безнапорный бак необходимо в соответствии с мощностью, которую имеет закрытая система отопления. Тогда будет обеспечен эффективный нагрев теплоносителя и оптимальное давление в трубах и радиаторах. Отлично, если бак будет оснащен предохранительным клапаном. Он не позволит, чтобы давление в системе в случае форс-мажорных обстоятельств превысило максимально допустимый рубеж. Конечно, стоимость таких емкостей находится на порядок выше, чем обычных баков, но лучше приобретать все-таки их.

Принято считать, что открытая система отопления подвержена проникновению воздуха, а закрытая нет, хотя на практике все же можно наблюдать, что в ней скапливается кислород. Обычно он образовывается в ней при первоначальном и последующем наполнении труб и батарей водой, а также из-за разгерметизации стыков. Для того чтобы избавить закрытую систему отопления от воздуха, необходимо при ее организации применять поплавковые воздухоотводчики автоматического типа либо обычные краны Маевского. Тогда как для отвода растворенного кислорода в теплоносителе лучше использовать сепараторы, их нужно монтировать непосредственно в трубопроводе. Благодаря им будет обеспеченна эффективная работа отопления. Наряду с этим будет производиться деаэрация воды в радиаторах.

Схема закрытых систем отопления

Котел для отопления выбирается исходя из необходимой мощности, которая зависит от размеров отапливаемого помещения.

Теперь стоит непосредственно перейти к рассмотрению схемы организаций такого типа отопления, которая представлена на рисунке 1. На ней видно, что главным элементом в системе закрытого типа является газовый котел. К нему подсоединены трубопроводные трубы, циркуляционный насос и расширительный бак. Схема также показывает, что именно через все эти элементы проходит теплоноситель с высокой температурой. Эффективное его распределение по трубам и радиаторам происходит непосредственно благодаря наличию насоса, между тем, не каждая открытая система отопления им оснащается. Также схема показывает, что после того, как теплоноситель поступает в последний радиатор, он, уже практически остывший, через трубы подается обратно в котел, где вновь нагревается и отправляется циркулировать по системе отопления.

Схема показывает, что здесь присутствует замкнутая цепочка. Именно поэтому систему отопления называют закрытой. Важно заметить, что ее монтаж не отличается сложностью. Особенно, когда ее организуют для небольшого дома. Поэтому закрытая система отопления может быть создана своими руками при соблюдении вами представленных ниже рекомендаций.

Чтобы монтаж такого отопления прошел успешно, следует придерживаться следующих советов:

Использование закрытой системы отопления в доме подразумевает отельное помещение для расположения котла.

1. Для закрытой системы нужно правильно выбрать котел. Он должен иметь необходимую мощность. Только тогда обогрев дома будет происходить эффективно и экономично

7. Системы: открытые и закрытые

В этой главе мне хотелось бы поговорить о том, что, как вам может показаться, имеет слабое отношение к вашей семье и формированию личности. Но не торопитесь. Понятие «система» заимствовано из мира промышленности и торговли, но это и важная, динамичная сила, ежедневно влияющая на вашу жизнь.

Любая система состоит из нескольких отдельных частей, которые вступают во взаимодействие для достижения какого-то результата. Между этими частями существуют определенные взаимоотношения, поступки и реакции, которые постоянно меняются. Каждая часть в определенный момент активизируется и, соответственно, влияет на другие части. Я считаю, что главную роль в жизни системы играют именно эти взаимоотношения, действия и реакции. Система жива лишь тогда, когда действуют все ее компоненты.

Звучит странно? Это не так. Вы берете дрожжи, муку, воду и сахар, перемешиваете их и получаете хлеб. Хлеб не похож ни на один из своих компонентов, но все же содержит их все. Пар не похож ни на одну из своих составляющих, но состоит именно из них.

Работающая система состоит из следующих частей:

Цель, определяющая существование именно такой системы(в семье цель — вырастить детей и обеспечить их дальнейшую жизнь).

Основные части(в семье — взрослые и дети, мужчины и женщины).

Порядок работы этих систем(в семьях это определяется правилами, моделью общения и уровнем самооценки).

Точка отсчета системы(в семьях — сексуальные взаимоотношения между мужчиной и женщиной).

Средства поддержания энергии во всех частях системы(в семьях — пища, воздух, вода, место проживания, деятельность и взаимодействие взглядов на интеллектуальную, эмоциональную, физическую, социальную и духовную жизнь членов семьи).

Средства реагирования на перемены извне(в семьях это сводится к отношениям со всем новым и посторонним, что входит в их жизнь).

Сегодня мы много слышим об отвержении всякого рода систем. Есть мнение, что система — это в корне плохо. Это не совсем так. Есть системы хорошие, а есть плохие.

Существует два вида систем: открытые и закрытые. Основная разница между ними заключается в способе реагирования на изменения извне. Открытая система предполагает изменения. Закрытая система предусматривает очень небольшие изменения, а чаще всего не предполагает и таких.

В открытой системе всегда есть выбор, и она постоянно изменяется для того, чтобы существовать более удачно.

Основу закрытой системы составляют закон и порядок, и работает она с помощью силы как физической, так и психологической.

Если бы кто-нибудь захотел специально создать закрытую систему, его первым шагом было бы ограждение системы от вмешательства извне.

В действительности, я не вижу смысла в умышленном создании закрытой системы. Закрытые системы развиваются из немногочисленного, но влиятельного набора убеждений:

В основе своей человек — плохой, и нужно постоянно контролировать его, чтобы он был хорошим.

Взаимоотношения устанавливаются силой.

Есть только один правильный путь, и пройти его может лишь сильнейший.

Всегда есть кто-нибудь, кто скажет тебе, что для тебя лучше.

Другими словами, в закрытой системе:

Чувство самооценки второстепенно по сравнению с властью и исполнением ее воли.

Все действия зависят от желаний начальника.

Любое изменение есть то, чему необходимо сопротивляться.

В открытой системе:

Первична самооценка, а от нее зависят власть и ее исполнение.

Действия есть отражения реальности.

Все перемены приветствуются и воспринимаются как норма.

Все взаимосвязано — модель общения, система и семейные правила.

Практически все наши социальные системы закрыты или почти, закрыты. Конечно, всегда есть возможность для мизерных перемен, именно это и позволяет системам существовать до сих пор.

Сегодня все заметнее становится влияние систем на личную, семейную и общественную жизнь.

А теперь мы подошли к вечному философскому вопросу. Верите ли вы в то, что человеческая жизнь есть главнейшая ценность? Я верю в это всем своим существоми поэтому не боюсь сказать, что готова сделать абсолютно все для замены закрытых систем на открытые. Я уверена, что человек не может нормально развиваться в закрытой системе, в ней он может лишь существовать, а человеческому существу необходимо больше, чем простое существование.

Самые яркие примеры закрытых систем — диктат в повседневной и общественной жизни (школы, тюрьмы, церкви и политические группы). А какая система в вашей семье? Открытая или закрытая? Если общение происходит по одной из моделей, калечащих самооценку, правила, по которым вы живете, бесчеловечны, жестоки и несовременны, то, вероятно, ваша система — закрытая. Если же общение в вашей семье способствует повышению самооценки, а правила — человечны и гибки, система у вас открытая.

Давайте вновь повторим упражнения, которые мы проделывали раньше, но сменим цель. Попросите членов вашей семьи или любых других пять человек поработать с вами. Как и раньше, придумайте себе другие имена. Попросите своих партнеров взять на себя одну из четырех неизменных моделей общения (миротворческая, обвиняющая, расчетливая и отвлекающаяся) и попытайтесь спланировать что-нибудь в течение 10 минут. Посмотрите, как быстро начнет себя проявлять закрытая система. Раньше вы выполняли это упражнение втроем для того, чтобы понять, что происходит с каждым из вас. На этот раз вы увидите, как развиваются закрытые системы. У вас может заболеть спина, голова, вы будете хуже видеть и слышать. Вы, скорее всего, почувствуете себя в замкнутом пространстве. Люди покажутся вам чужими и скучными. Возможно, вы начнете задыхаться.

А теперь вновь проведите тот же эксперимент, но с гибкой моделью поведения, и посмотрите, нет ли там намека на открытую систему. Возможно, вы почувствуете себя более свободно, чем во время предыдущего эксперимента, ваше физическое состояние может улучшиться, вам станет легче дышать.

Таблица, представленная ниже, покажет вам, как закрытая система действует в неблагополучных семьях, а открытая — в благополучных.

Закрытая система

Открытая система

Система выстраивается с того момента, когда вместе собираются три человека, имеющих общую цель. Система работает, как только возникает, и это происходит постоянно, хотя и не всегда заметно. Если это закрытая система, то соотношение ее координат таково: хорошо — плохо, жизнь — смерть. Если же система открытая, то отношения будут строиться на уровне откровенности, давая возможность развития.

Проще говоря: ваша самооценка, общение вместе с правилами и убеждениями — есть составляющие вашей системы. Уравновешенная модель общения и человечные правила характеризуют открытую систему и условия развития для каждого человека. Деструктивные модели общения и бесчеловечные (негуманные) правила характерны для закрытой системы и ставят под вопрос существование возможности развития.

Когда люди узнают о наличии системы в их семье, они занимают позицию исследователя и перестают обвинять себя и других в том, что дела идут плохо. Это же помогает людям понять, что только они и другие участники системы могут влиять на то, что в ней происходит. Иногда, конечно, не совсем приятно осознавать, что вы и окружающие играете в системе вполне конкретную роль.

Знание системы помогает людям спрашивать «как?» вместо «почему?». Сами понимаете, как нужно постараться задать вопрос «почему?» так, чтобы он не звучал как обвинение, а вопрос «как?» — сделать обвинительным. Подытоживая, можно отметить, что вопросы «как?» дают информацию и понимание, а вопросы «почему?» чаще всего обижают. Все, что обижает, ведет к низкой самооценке и в итоге к потенциально неудовлетворительным результатам.

Другая немаловажная часть любой системы заключается в том, что она начинает работать на самосохранение, как только определяются ее части, система. Однажды сформировавшись, система будет сохраняться, пока не умрет своей смертью или что-нибудь не посодействует ей извне. Любой элемент системы может быть поврежден отсутствием заботы, наличием какого-либо дефекта, или всю систему может постигнуть катастрофа. Погубить систему может даже малозначительное событие, и в этом случае ее создатели либо просмотрели, либо не предусмотрели никаких изменений. В семье это называется гибкостью. Очевидно, что закрытые системы будут постоянно находиться в опасности, поскольку они созданы человеком и не рассчитаны на изменения. Насколько система важна для семейной группы, можно легко проследить, наблюдая за влиянием типа системы на жизнь семьи.

Давайте посмотрим на семейную систему с другой стороны. Возможно, такое сравнение будет вам ближе.

Все части весов, независимо от их вида или формы, можно уравнять путем укорачивания или удлинения рычагов, изменения расстояния между предметами или изменения их веса. То же можно обнаружить и в семье. Ни один из членов семьи не похож на другого, они все разные и находятся на разных уровнях развития. И вы не можете по аналогии с весами ничего сделать, не подумав при этом о других.

Возьмите несколько любых предметов, которые отличаются друг от друга, и представьте себе, что они — члены вашей семьи. Попытайтесь их уравновесить. Предметов должно быть столько, сколько людей в вашей семье.

Если вы удовлетворились первым же найденным вами вариантом равновесия, вы поступили так, как поступают многие, — идут уже знакомыми путями и сопротивляются всем остальным способам улучшения ситуации в семье из-за страха перед какими бы то ни было экспериментами.

Так что не попадайте в эту ловушку, а лучше найдите еще хотя бы два варианта установления баланса. Конечно, кроме них, есть еще масса вариантов, но три из них вы уже нашли. Когда в вашем распоряжении три варианта, вам не нужно цепляться за первый попавшийся.

Чем больше предметов на ваших весах, тем больше разница между ними и тем разнообразнее и интереснее работа.

Сущность создания жизнеспособной семьи в том, чтобы дать возможность всем членам семьи занять индивидуальное место и наслаждаться жизнью. Сможете ли вы осуществить эту задачу, зависит от вашего умения пользоваться рычагами, коими являются ваши чувства самооценки, модели общения и правила.

Пока вы работаете с весами, подумайте о составляющих вашей семьи. Они могут быть разделены на две главные категории: дети и взрослые, мужчины и женщины. Даже самый беглый взгляд на эту проблему дает представление о том, как много мы можем получить друг от друга в каждый момент времени.

Нет такого правила, которое гласит, что один должен давать, а остальные получать. Но многие семьи разрушают себя, выбирая одного конкретного человека и определяя ему роль дающего и не допуская смены. А реальная жизнь такова, что даже если кто-то и соглашается на такую роль, то он все равно не сможет делать это всегда безвозмездно. Иногда дающим может быть муж, иногда — жена, а иной раз — кто-то из детей.

Во многих семьях есть специальные правила, предусматривающие, кто кому должен уступать: Мальчики должны уступать девочкам. Мама — детям. Мужья — детям.

В конце концов, каждый член семьи чувствует себя обманутым.

Я думаю, все согласятся с тем, что результатом семейного взаимодействия должен быть личностный рост. Задача семьи заключается в том, чтобы использовать все свои составляющие для этой цели.

Как могут родители помочь росту детей? А как дети могут в этом случае помочь родителям? Как мужчины и женщины помогут друг другу двигаться по пути роста? Это важнейшие вопросы для семьи, которая пытается стать более гармоничной.

Я думаю, что самая большая ошибка состоит в том, что все члены одной группы в семье имеют свои проблемы и свой внутренний мир, которым они не хотят делиться с другими. В свою очередь, другая группа и не подозревает об этом. Делясь своим внутренним миром друг с другом, вы не только вносите разнообразие в ваши взаимоотношения и делаете их интереснее, но и получаете более яркую картину происходящего. Ни одна женщина никогда не поймет истинно мужских проблем, и ни один мужчина никогда не узнает, что значит вынашивать ребенка. Взрослые уже забыли, что значит получать удовольствие от жизни. Простой обмен впечатлениями может очень помочь понять друг друга.

Все семьи находятся в том или ином равновесии. Вопрос в том, какой ценой достается это равновесие каждому члену семьи.

Я думаю, что это опять же зависит от системы, которая существует в вашей семье. Семья — единственное место на земле, где все мы ищем гармонии. Под словом «гармония» я подразумеваю успокоение раненой души, повышение самооценки и вдохновение на дальнейшие действия.

Семья также является местом, где можно научиться гармонии и личностному росту. Чтобы достигнуть этих целей и сделать семью по-настоящему живой, нужно, чтобы она пребывала в постоянном поиске, не боялись перемен и постоянно менялась. Это может происходить только в открытых системах.

15.Организация как открытая система

15. Организация как открытая система

Система — это некоторая целостность или набор взаимосвязанных и взаимозависимых частей, каждая из которых вносит свой вклад в характеристики целого. Все организации являются системами.

Существует два основных типа систем: закрытые и открытые.

Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы от среды, окружающей систему.

Открытая система характеризуется взаимодействием с внешней средой. Энергия, информация, материалы — это объекты обмена с внешней средой через проницаемые границы системы. Такая система не является самообеспечивающейся, она зависит от энергии, информации и материалов, поступающих извне. Открытая система имеет способность приспосабливаться к изменениям во внешней среде и должна делать это для того, чтобы продолжить свое функционирование. Все организации являются открытыми системами. Выживание любой организации зависит от внешнего мира.

Разграничение систем на открытые или закрытые не является жестким, раз и навсегда установленным. Открытая система может стать закрытой, если контакты с окружением сокращаются со временем. В принципе возможна и обратная ситуация.

Особенности модели организации как открытой системы

Все организации как открытые системы имеют упрощенное описание. Все они имеют вход, трансформационный процесс и выход. На входе организация получает от окружающей среды сырье, энергию, информацию, капитал, человеческие ресурсы, материалы и другие ресурсы и преобразуют их в товары и услуги, прибыль, отходы и т. п.

Открытые системы имеют специфические особенности. Одна из таких особенностей — это признание взаимозависимости между системой и внешней средой. Изменения во внешней среде влияют на один или несколько атрибутов системы, и наоборот, изменения в системе воздействуют на окружение. Организация должна отражать состояние внешней среды. В основе ее построения лежат предпосылки экономического, научно-технического, политического, социального или этического характера. Организация должна создаваться так, чтобы она нормально функционировала. Должен обеспечиваться вклад каждого ее члена в общую работу и эффективная помощь работникам в достижении поставленных целей. В этом смысле действенная организация не может быть статичной. Она должна оперативно отслеживать все изменения внешней среды, оценивать их и выбирать наилучшую ответную реакцию, способствующую достижению ее целей. Она должна эффективно реагировать на воздействия внешней среды.

Другой не менее важной особенностью организации как открытой системы является обратная связь. Открытые системы постоянно получают информацию из внешней среды. Это помогает приспособиться и позволяет предпринимать корректировочные действия по исправлению нежелательных отклонений параметров системы. Здесь под обратной связью понимается процесс, позволяющий получать приток в систему информации или денег для модифицирования производства выпускаемой продукции или налаживания выпуска новой продукции.

Поведение членов организации может рассматриваться как ее внутренняя среда. В организации постоянно возникают проблемы, которые могут изменить ее положение. Чтобы все элементы организации действовали и были разумно скоординированы, необходимо непрерывное поступление ресурсов. Производственный аппарат изнашивается, технология устаревает, материалы нужно пополнять, работники увольняются. Чтобы обеспечить жизнеспособность организации, эти ресурсы необходимо, не прерывая производственного процесса, заменять элементами равной производительности.

Другие внутренние проблемы возникают из-за недостатков взаимодействия и скоординированности разных участков организации. Одной из причин того, что работники уходят, а акционеры не желают вкладывать свои сбережения, является неудовлетворенность этих групп условиями труда и вознаграждением за участие в организации, и это недовольство может стать таким сильным, что возникнет угроза самому существованию организации.

Для организации характерен циклический характер функционирования. Выходная продукция системы обеспечивает средства для нового инвестирования, что позволяет повторять производственный цикл. Доходы, полученные промышленными организациями, должны быть достаточно адекватными для оплаты кредитов, труда рабочих и погашения займов, если цикличность деятельности устойчива и обеспечивает жизнеспособность организации.

Однако, теория систем сама по себе еще не говорит руководителям, какие же именно элементы организации как системы особенно важны. Она только говорит, что организация состоит из многочисленных взаимозависимых систем и является открытой системой, которая взаимодействует с внешней средой. Эта теория конкретно не определяет основные переменные, влияющие на функцию управления. Не определяет она и того, что в окружающей среде влияет на управление и как среда влияет на результат деятельности организации. Очевидно, что руководители должны знать, каковы переменные организации как системы, для того чтобы применять теорию систем к процессу управления. Это определение переменных и их влияния на эффективность организации является основным вкладом ситуационного подхода, являющегося логическим продолжением теории систем.

Открытые и закрытые системы. Философия психологии. Новая методология

Открытые и закрытые системы

Нам кажется, что мы хорошо представляем себе, что такое система, можем ее выделить, определить и подробно описать. Но не является ли это заблуждением? Вот, например, система пищеварения. Мы без труда можем помыслить, как питательные вещества всасываются гликогаликсным механизмом, пиноцитозом… Всякий раз в подобном анализе мы можем сказать, «что» конкретно и благодаря чему происходит в данной системе. Но если мы развернем вопрос о процессе пищеварения? Вспомним о дезинтеграции природных пищевых веществ с образованием ассимилируемых форм, биохимии всех имеющих место процессов? А следовательно, нам придется говорить и об особенностях пищеварения в полости рта, желудке, кишечнике с помощью поджелудочной железы и печени, о механизмах регуляции этого сочетанного, синергичного действа. Далее мы обратим внимание на то, что различные вещества в желудочно-кишечном тракте всасываются разными путями, с помощью различных биохимических систем. Рассмотрим бактериальную флору желудочно-кишечного тракта, ее развитие и факторы, к которым она чувствительна, влияние на процесс пищеварение процессов гниения. Изучим процессы секреции, экскреции, их регуляции, гормональные, нейротрофические системы, физиологические механизмы прямой и обратной регуляции. Далее займемся вопросами питания – качественной и количественной оценкой пищевых потребностей, необходимых для сохранения здоровья, упомянем положение о съедобных и несъедобных объектах, как и где они располагаются, живут и действуют, где какие значимые вещества содержатся и почему они там оказались. Кроме этого, опишем анатомию и гистологию всех задействованных в этом процессе органов. А потом вспомним о том, как процессы оксигенации крови влияют на процесс пищеварения и чем они обеспечиваются, какие медиаторные системы ответственны за передачу импульсов от соответствующих отделов головного мозга, а также механизмы рецепторного взаимодействия веществ на биохимическом уровне и т. д. и т. п. Представить систему всех этих взаимосвязей конкретно, предметно принципиально невозможно, несмотря на то что все вышеперечисленное и многое еще – элементы не надуманной, а совершенно естественной системы с очень простыми «входом» и «выходом»!

Все указанные пункты, разумеется, относятся к вопросу пищеварения, хотя они и отсылают нас в самые отдаленные, казалось бы, от пищеварения области. При этом ведь невозможно определить, где кончается пищеварение и начинается что-то другое, если это «другое» вообще где-то «начинается». Все, что перечислено (список, конечно, далеко не полон), можно представить отдельно, но целостной, единой системы, где одно вытекает из другого, нашему сознанию из этого не сложить. Мы можем представить десятки, а то и сотни систем, относящихся к делу, но общей, единой системы создать невозможно. Как ни крути, получается солянка, а не гомогенный раствор.

Итак, «для человека» существует два принципиально отличных друг от друга класса систем. С одной стороны, это те системы, которые человек способен представить и «системно» воспринимает, – они закрыты, образно можно сказать, инкапсулированы. Они выделены или даже «отрезаны» познающим, «вырваны из родной почвы» весьма произвольно.[119] С другой стороны, это те системы, в которых он реально существует, – они открыты, не замкнуты, расходятся во все стороны и кроной, и корневищем.

Закрытые системы содержат в себе лишь качественно однородные связи между элементами, а открытые – все многообразие возможных качественно отличных друг от друга связей. Мыслить возможно лишь однотипные по качеству связи, например юридического толка: система законодательства, государственного управления, социального страхования – хоть и сложная, но закрытая система. И казалось бы, она функционирует по определенным закономерностям «закона» и, например, «здравого смысла». Но почему же в реальности мы не можем полагаться на те результаты, которые прогнозирует такая закрытая система? Потому что она совершенно не учитывает и не может учесть того огромного количества реально существующих, но качественно совершенно иных связей, которые делают возможными и беззаконие, и безнаказанность и проч., и проч. при замечательном законодательстве. Можно привести исторические примеры, сослаться на нелегкую судьбу нашего отечества, а можно порассуждать и о том, что же это за связи такие, но рассматриваемая ситуация как открытая система так и останется лишь предполагаемой.

Закрытая система «о государстве», которая может уместиться в сознании, что-то да не сможет увязать – то ли коррупцию с законом, то ли личную, финансовую, интимного толка или иную зависимость тех или иных руководителей, близкородственные связи. Эта система не позволяет включать в себя и, соответственно, корректировать прогнозы с учетом сочетания человеческой честности, порядочности с алчностью и похотью в разных пропорциях, амбиций лидеров или тех, кто толпится в ауре этой власти. Наконец, один лидер чего стоит! Бесконечная загадка! Как и всякий человек, впрочем. Мы можем лишь предполагать, но мы не можем увидеть, указать пальцем на фактические, верифицируемые, осязаемые отношения между вопросами закона и природными катаклизмами, неурожаем и народным недовольством, даже небольшими, казалось бы, просчетами в социальной политике, которые могут привести к сильнейшим потрясениям. Мы не можем знать, насколько велики возможности лиц, заинтересованных в расточительном «военном заказе», и реальные силы, мотивирующие их на эти действия. И никто не может знать, даже участники этого действа не знают. Каким может быть наш прогноз?

Преступность, тунеядство, алкоголизм, наркотический бум, духовный кризис, дискредитация культурных идеалов, изменение моральных представлений – также элементы государства, но очевидно другого качества, нежели связи, определенные законом. И хотя они принадлежат системе, нет таких весов, которые бы могли ввести соответствующие коэффициенты для этих качественно отличных составляющих реально существующей открытой системы государства.

Отношения между законами, властью, экономикой сочетаются в естественных системах с качественно отличными отношениями между людьми, отношениями внутри самого человека. И это только частный пример. А что еще самой жизнью намешано в реально существующих открытых системах, каких только еще невидимых связей не образует в них жизнь! Даже если (представим себе эту гипотетическую возможность) нам удастся перечислить все элементы такой открытой системы, как «страна», – какой в этом будет толк? Вопросы их непосредственного взаимодействия так и останутся для нас «запретным плодом». Теперь можно себе представить, что такое политолог и политпрогноз. С человеком, который, конечно, является открытой системой, – дело обстоит еще хуже, поскольку, в отличие от открытых систем государства или организма, большинство элементов этой системы скрыты и не могут быть «экспериментально-хирургически» изучены. Интуиция в психологической практике – дело хорошее, но положения не исправит.

Вместе с тем в закрытой системе все вопросы решаемы, но чего стоит такое решение? Причинно-следственная закономерность, столь нами любимая, царствующая в закрытых системах, позволяет рассуждать лишь в абстрактных системах вероятности, где реально работает только «закон больших чисел». А в каждом конкретном случае мы все в рамках закона «единичных чисел» – кто застрахован от СПИДа, разорения или насилия? Кто даст стопроцентную гарантию, что этого с ним не случится? Поэтому очевидно, что для открытых систем такая закономерность оказывается вообще полной бессмыслицей, что и не дает нам увидеть открытую систему системно, то есть в целостных взаимосвязях.

Отсюда следует, что открытая система описывается не теорией вероятности, а теорией возможности, но каковы механизмы? Вспомним теперь наше положение о том, что основы открытой системы должны быть несодержательны, и обратимся к феномену противоречия.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Открытая система (физика) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Открытая система в физике — физическая система, которую нельзя считать закрытой по отношению к окружающей среде в каком-либо аспекте — информационном, вещественном, энергетическом и т. д.^[1] Открытые системы могут обмениваться веществом, энергией, информацией с окружающей средой.

Понятие открытой системы является одним из основных в синергетике, неравновесной термодинамике, в статистической физике и в квантовой механике.

Термодинамические открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, причем наблюдатель прослеживает это взаимодействие не полностью, оно характеризуется высокой неопределённостью. При определённых условиях такая открытая система может достигать стационарного состояния, в котором её структура или важнейшие структурные характеристики остаются постоянными, в то время как система осуществляет со средой обмен веществом, информацией или энергией — этот процесс называется гомеостазом. Открытые системы в процессе взаимодействия со средой могут достигать так называемого эквифинального состояния, то есть состояния, определяющегося лишь собственной структурой системы и не зависящего от начального состояния среды. Такие открытые системы могут сохранять высокий уровень организованности и развиваться в сторону увеличения порядка и сложности, что является одной из наиболее важных особенностей процессов самоорганизации.

Открытые системы имеют важное значение не только в физике, но и в общей теории систем, биологии, кибернетике, информатике, экономике. Биологические, социальные и экономические системы необходимо рассматривать как открытые, поскольку их связи со средой имеют первостепенное значение при их моделировании и описании.

1. ↑ Ingarden R.S., Kossakowski A., Ohya M. Information Dynamics and Open Systems: Classical and Quantum Approach — New York: Springer Verlag, 1997.

• Accardi L., Lu Y. G., Volovich I. V. Quantum Theory and Its Stochastic Limit. — New York: Springer Verlag, 2002. (недоступная ссылка)
• Attal S., Joye A., Pillet C.-A. Open Quantum Systems: The Markovian Approach. — Springer, 2006.
• Davies E. B. Quantum Theory of Open Systems. Academic Press, London, 1976. ISBN 0122061500, ISBN 9780122061509
• Ingarden R. S., Kossakowski A., Ohya M. Information Dynamics and Open Systems: Classical and Quantum Approach. — New York: Springer Verlag, 1997.
• Tarasov V. E. Quantum Mechanics of Non-Hamiltonian and Dissipative Systems. — Amsterdam, Boston, London, New York: Elsevier Science.
• Weiss U. Quantum Dissipative Systems. — Singapore: World Scientific, 1993.
• Isar A., Sandulescu A., Scutaru H., Stefanescu E., Scheid W. Open quantum systems // Int. J. Mod. Phys. — 1994. — № 3. — С. 635—714.

Литература на русском языке[править | править код]

• Квантовые случайные процессы и открытые системы / Сб. статей 1982-1984. Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. — 223 с.
• Бройер Х.- П., Петруччионе Ф. Теория открытых квантовых систем. М.: РХД, 2010. — 824 с.
• Гардинер К. В. Стохастические методы в естественных науках. М.: Мир, 1986. 528с.
• Климонтович Ю. Л. Введение в физику открытых систем. М.: Янус-К, 2002. 284 с. ISBN 5-8037-0101-7
• Климонтович Ю. Л. Статистическая теория открытых систем. Том.1. М.: Янус-К, 1995. 624 с.
• Климонтович Ю. Л. Статистическая теория открытых систем. Т.2: Кинетическая теория плазмы. Кинетическая теория фазовых переходов второго рода. М.: Янус-К, 1999. 440 с.
• Климонтович Ю. Л. Статистическая теория открытых систем. Том.3: Физика квантовых открытых систем. М.: Янус-К, 2001. 508 с.
• Трубецков Д. И., Мчедлова Е. С., Красичников Л. В. Введение в теорию самоорганизации открытых систем. — 2-е изд. — М.: Физматлит, 2005. — 212с с.

2 Химическая система (открытая, закрытая, изолированная). Внутренняя энергия.

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой термодинамические системы делятся на три типа:

1) изолированная – система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией;

2. замкнутая – система, которая может обмениваться с окружающей средой лишь энергией и не может обмениваться веществом;

3. открытая – система, которая обменивается с окружающей средой и энергией, и веществом.

Энергию системы (W) можно представить как совокупность двух частей: зависящую от движения и положения системы как целого (W_ц) и не зависящую от этих факторов (U). 

Вторую составляющую этой совокупности U называют внутренней энергией системы.

3. Энергетические эффекты химических реакций. Виды энергетических эффектов химических реакций. Факторы, влияющие на энергетический эффект химической реакции (природа и количество веществ — участников реакции). Термохимические уравнения. Теплота и энтальпия: химической реакции, образования вещества, химической связи, сгорания, фазового перехода. Стандартное состояние вещества. Закон Гесса и следствия из него.

Энергетические эффекты химических реакций.

В термодинамических системах, в которых имеются градиенты температуры, концентраций компонентов, химических потенциалов, возникают необратимые процессы теплопроводности, диффузии, химических реакций.

Эти процессы характеризуются тепловыми и диффузионными потоками, скоростями химических реакций и т.д.

Они называются общим термином «потоки» и обозначаются J_i, а вызывающие их причины (отклонения термодинамических параметров от равновесных значений) — термодинамическими силами (Х_к).

Связь между J_i и Х_к, если термодинамические силы малы, записывают в виде линейных уравнений: 

(1.3)

 где i = 1, 2, …, m

Виды энергетических эффектов химических реакций.

Реакция даже может идти со взрывом — так много энергии заключено в этом превращении. Такие реакции называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ от латинского «экзо» — наружу (имея в виду выделяющуюся энергию).

В других случаях на разрушение связей в исходных веществах требуется энергии больше, чем может выделиться при образовании новых связей. Такие реакции происходят только при подводе энергии извне и называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского «эндо» — внутрь).

Энтальпия.

Первое начало термодинамики — один из трех основных законов термодинамики, представляющий собой закон сохранения энергии для систем, в которых существенное значение имеют тепловые процессы.

Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии.

Первое начало термодинамики объясняет невозможность существования вечного двигателя 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

Сущность первого начала термодинамики заключается в следующем:

При сообщении термодинамической системе некоторого количества теплоты Q в общем случае происходит изменение внутренней энергии системы ΔU и система совершает работу А:

Термохимические уравнения реакций — это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4Nh4(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6h3O(ж), ΔН=-1531 кДж

Энтальпия – энергия расширенной системы, или внутреннее теплосодержание системы.

Для экзотермических реакций Q>0, ΔH<0

Для эндотермических реакций Q<0, ΔH>0

Более глубокое обобщение термохимических закономерностей даёт основной закон термохимии – закон Гесса:

Тепловой эффект химических реакций, протекающих при постоянном давлении или при постоянном объёме, не зависит от числа промежуточных стадий, а определяется лишь начальным и конечным состоянием системы.

Например, вещество АВ можно получить из А разными способами:

1) А + В = АВ (ΔН)

2) А + С = АС (ΔН₁)

АС + В = АВ + С (ΔН₂)

ΔН₁ + ΔН₂ = ΔН

В термохимии пользуются понятием «теплота (энтальпия) образования вещества». Под теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моль вещества из простых веществ.

Существует также понятие «стандартная теплота образования вещества» — тепловой эффект реакции образования одного моль вещества из простых веществ в стандартных условиях (ΔН⁰₂₉₈) (при 298 К и 1 атм)

Обычно теплоты образования простых веществ в стандартных условиях принимают равными нулю. Теплоты образования приводятся в справочниках.

Существует 2 следствия из закона Гесса.

— Первое:

Тепловой эффект реакции образования 1 моль соединения, при заданных температуре и давлении, не зависит от способов получения этого соединения. При этом величина и знак теплоты образования характеризуют устойчивость соединения в данных условиях.

Например:

NH3	PH3	AsH3	SbH3	BiH3
— 46,15 кДж/моль	+12,56	+66,38	+145	—

Чем меньше ΔН, тем более устойчиво соединение. При образовании NH₃ выделяется тепло. Далее в приведённом ряду теплоты образования возрастают, и, следовательно, устойчивость соединений падает. А гидрид висмута разлагается при получении.

Закон Гесса позволяет рассчитывать тепловые эффекты химических реакций или теплоту образования какого – либо вещества, если известны остальные параметры реакции (ΔН и теплоты образования).

— Второе:

Стандартный тепловой эффект реакции равен сумме стандартных теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных теплот образования исходных веществ.

ΔН⁰₂₉₈(реакции) = ∑ΔН⁰₂₉₈(прод. реакции) — ∑ΔН⁰₂₉₈ (исходных веществ)

Например:

NH₄Cl = NH₃ + HCl↑

Из справочника выпишем энтальпии веществ:

Вещество	NH3	HCl	NH4Cl
ΔН0298, кДж/моль	— 46,15	— 92,3	-315

По этим данным можно рассчитать тепловой эффект хим реакции, пользуясь 2 следствием из закона Гесса.

ΔН⁰₂₉₈(реакции) = ΔН⁰₂₉₈(HCl) + ΔН⁰₂₉₈(NH₃) — ΔН⁰₂₉₈(NH₄Cl) = 176,55 кДж/моль

Тепловой эффект положителен, т.е. реакция эндотермическая, а, значит, чтобы разложить NH₄Cl,его нужно нагреть.

Если известен тепловой эффект реакции, то можно рассчитать и теплоту образования вещества, участвующего в реакции. Закон Гесса позволяет также рассчитывать теплоты образования неустойчивых соединений и тепловые эффекты реакций, которые нельзя осуществить экспериментально. На практике тепловой эффект реакций измеряют с помощью калориметра.

Величина ΔН зависит от агрегатного состояния вещества, поэтому в термохимических уравнениях указывают агрегатное состояние веществ. Закон Гесса является следствием первого начала термодинамики и справедлив при постоянном объёме или постоянном давлении.

Станда́ртные состоя́ния — в химической термодинамике условно принятые состояния индивидуальных веществ и компонентов растворов при оценке термодинамических величин.

Необходимость введения «стандартных состояний» связана с тем, что термодинамические закономерности не описывают достаточно точно поведение реальных веществ, когда количественной характеристикой служит давление или концентрация.

Стандартные состояния выбирают из соображений удобства расчётов, и они могут меняться при переходе от одной задачи к другой.

В стандартных состояниях значения термодинамических величин называют «стандартными» и обозначают нулем в верхнем индексе, например: G0, H0, m0 — это соответственно стандартные энергия Гиббса, энтальпия, химический потенциал вещества. Вместо давления в термодинамических уравнениях для идеальных газов и растворов используют фугитивность (англ.)русск. (летучесть), а вместо концентрации — активность.

4. Понятие энтропии. Энтропия вещества, как функция термодинамической вероятности. Изменение энтропии мира как критерий самопроизвольности процессов. Факторы, влияющие на изменение энтропии в ходе химической реакции.

Понятие энтропии.

В. Нерстом в 1906 году (тепловой закон Нернста), согласно которому энтропия S любой системы стремится к конечному для неё пределу, не зависящему от давления, плотности или фазы, при стремлении температуры (Т) к абсолютному нулю.

Третье начало термодинамики позволяет находить абсолютное значение энтропии, что нельзя сделать на основе первого и второго начал термодинамики. В классической термодинамике (первого и второго начал) энтропия может быть определена лишь с точностью до произвольной аддитивной постоянной S0, что практически не мешает большинству термодинамических исследований, так как реально измеряется разность энтропий (S0) в различных состояниях. Согласно третьему началу термодинамики при Т = 0 значение ΔS = 0.

Энтропия вещества, как функция термодинамической вероятности.

Формулировка Планка соответствует определению энтропии в статистической физике через термодинамическую вероятность (W) состояния системы S = klnW.

Изменение энтропии мира как критерий самопроизвольности процессов. Факторы, влияющие на изменение энтропии в ходе химической реакции

Процессы могут протекать самопроизвольно (ΔG<0), если они сопровождаются уменьшением энтальпии (ΔH<0) и увеличением энтропии системы (ΔS>0). Если же энтальпия системы увеличивается (ΔH>0), а энтропия уменьшается (ΔS<0), то такой процесс протекать не может (ΔG>0). При иных знаках ΔS и ΔН принципиальная возможность протекания процесса определяется соотношением энтальпийного (ΔH) и энтропийного (ТΔS) факторов.

Если ΔН>0 и ΔS>0, т.е. энтальпийная составляющая противодействует, а энтропийная благоприятствует протеканию процесса, то реакция может протекать самопроизвольно за счет энтропийной составляющей, при условии, что |ΔH|<|TΔS|.

Если, энтальпийная составляющая благоприятствует, а энтропийная противодействует протеканию процесса, то реакция может протекать самопроизвольно за счет энтальпийной составляющей, при условии, что |ΔH|>|TΔS|.