Закон минимума энергии и устойчивость систем

1. Введение

Энергия, как известно, и есть та базовая физическая характеристика, при помощи которой удается увязать между собой все явления материальной природы.

Важным потому, что именно данный вывод остается абсолютно справедливым не только для механической, но и для всех остальных видов энергии вообще — электромагнитной, химической и т. д. Любые реальные процессы, обусловленные, например, электромагнитным взаимодействием, всегда сопряжены с убылью именно электромагнитной энергии, и это правило является наиболее универсальным принципом, как теперь ясно, для всех взаимодействий в целом. Причем сам по себе тезис о количественном «неисчезновении» энергии и здесь не играет абсолютно никакой роли: достаточно того, что интересующая нас энергия сокращается, а что именно происходит с сокращаемой ее частью — другой вопрос, выходящий за рамки той теории, которая изучает рассматриваемое взаимодействие.

С точки зрения синергетики, энергия как бы застывает в виде кристаллов, превращаясь из кинетической в потенциальную. Вещество это застывшая энергия. Энергия понятие, характеризующее способность производить работу, и не только механическую, но и работу по созиданию новых структур.

Что такое лень? Это ничто иное, как принцип минимума энергии, который формулируется примерно так: если у системы есть несколько вариантов развития (движения), то она выберет тот, при котором расход энергии будет наименьшим. Как любой закон, в нем бывают исключения вроде революций и войн. Но они относятся к области теории возмущений, где все не так просто и очевидно. В остальных случаях закон работает практически на 100%.

Все связано с энергетическими затратами. Природа существует по принципу минимума энергии. Поднятый камень стремится упасть вниз, чтобы потенциальная энергия была минимальной. Движущееся тело всегда со временем останавливается, чтобы кинетическая энергия была минимальной. Поэтому срубить дом хоть и тяжело, но по энергетическим затратам все-таки несоизмеримо меньше, чем материализовать казалось бы, из ничего.

Эволюция систем предопределяется принципом энергетического минимума: система тем жизнеспособней, чем меньше потери проводимого ею потока энергии. Соответственно, структура системы и её элементы развиваются в направлении понижения этих потерь.

Голландец Христиан Гюйгенс заметил в 1665 г., что маятники 2 часов, пове-шенных на стене рядом друг с другом, начинают работать в одном ритме. Это, по сути, универсальное явление. Когда 2 или более генераторов начинают пульсировать с достаточно малой разницей во времени (с небольшим сдвигом фаз), их колебания спонтанно приходят к совпадению. Они ведут себя сообразно принципу минимума энергии, так как каждому из маятников в отдельности при синхронной пульсации надо меньше энергии, чем в случае аритмии. Эта согласованность присутствует повсюду, но её редко замечают.