Время, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое, называют периодом полураспада.

Цепная реакция деления ядер.

К началу 1940-х годов многими учеными было доказано (Э.Ферми, О.Ган, О.Фриш, Г.Н.Флеров и др.), что при облучении урана нейтронами образуются ядра атомов лантана и бария - химических элементов из середины Периодической таблицы Менделеева. Этот результат положил начало новому виду реакций – делению ядер, при котором тяжелое ядро под действием нейтронов или других частиц делится на несколько легких ядер (осколков), а чаще всего на два ядра близких по массе. Деление ядер сопровождается испусканием двух-трех вторичных нейтронов, называемых нейтронами деления.

Деление ядер сопровождается выделением чрезвычайно большого количества энергии. Для тяжелых ядер величина выделяемой энергии составляет в среднем 7,6 МэВ. На один нуклон высвобождается энергия 1,1 МэВ.

Испускаемые при делении ядер вторичные нейтроны могут вызвать последующие новые акты деления – возникает цепная реакция деления. Она характеризуется коэффициентом размножения нейтронов (k), равным отношению числа нейтронов в данном поколении к их числу в предыдущим поколении.

В процессе ядерной реакции не все образующиеся вторичные нейтроны вызывают последующее деление ядер, что приводит к уменьшению коэффициента размножения.

Коэффициент размножения зависит от природы делящегося вещества, размеров и формы активной зоны.Минимальные размеры активной зоны, при которых возможна цепная реакция, называются критическими размерами, а минимальная масса делящегося вещества в активной зоне с критическими размерами – критической массой

Систему определяет взаимосвязь и взаимодействие ее элементов в рамках целого.

Системы следует отличать от того, что системами не является, то есть от агрегатов. Так, например, молекулу, атом, живой организм, социум и т.п. мы называем системами, а кучу камней, песка или металлолома – нет. Почему? В случае системы мы понимаем, что она не сводится только к совокупности элементов ее составляющих, а имеет нечто большее, чем простая сумма элементов – системные (интегративные) свойства. В случае же агрегата мы видим, что он сводится к сумме свойств и частей его составляющих, то есть свойства агрегата аддитивны. Например, масса кучи камней складывается из масс отдельных камней ее составляющих, а величина кучи зависит от размеров входящих в нее камней. У.Эшби полагал, что чтобы отличить систему от агрегата, нужно разделить агрегат (систему) на части (например, раскидать кучу песка) и посмотреть появятся ли у частей новые свойства или нет. Если ничего нового не появилось, значит, мы имели дело с агрегатом.

Для системы характерно:

1. целостное рассмотрение;

2. установление взаимодействия частей и элементов системы;

3. несводимость свойств системы как целого к свойствам ее частей.

4. Иерархичность, то есть соподчинение целого и частей по типу «матрешки».

Изучение систем началось давно. Так в 4 в. до н.э. системы рассматривали корифеи философской и научной мысли Древней Греции – Платон и Аристотель.

Платон(428-348 гг. до н.э.) считал, что система всегда есть нечто большее, чем сумма элементов ее составляющих. Если у нас имеется повозка, то очевидно, что она обладает такими свойствами (быстро перемещаться), которыми не будет обладать ни один конкретно взятый ее элемент. Более того, если мы знаем 100 деревянных элементов, из которых состоит повозка, но не знаем, что она из себя должна представлять (как она выглядит), мы никогда ее правильно не соберем. Платон полагал, что «целое определяет части», а не наоборот.

Аристотель (384-322) изучал в качестве систем живые организмы. Согласно ему, организм не есть простая совокупность частей, а есть жизненная сила (энтелехия), которая есть свойство целого и, благодаря ей, каждая часть обладает жизнью. Так, отдельный орган в организме живой, а взятый вне организма – мертвый. Аристотель задавался вопросом, что заставляет желудь вырасти в дуб, что толкает его к этой цели, не совокупность же частей, из которых он состоит?

Эта концепция позднее получила название витализма, от латинского термина vital, что означает жизнь.

Во второй половине 20 века немецкий биолог Ганс Дриш (1867-1941) продолжает развивать по сути идеи Аристотеля, но направление это уже носит название - неовитализм. Дриш экспериментирует с личинками морских ежей, разделяет их на части и показывает, что из каждой части вырастает новый еж. Так, Дриш дошел в своем делении личинки до 34 частей и показал, что «жизненная сила» (свойство организма как целого) автономна, принципиально необъяснима и не является результатом взаимодействия частей, а, наоборот, сама принизывает все мельчайшие части.

Все вышеперечисленные концепции можно также назвать холизмом (от английского слова whole - целый, весь), так как они исходят из превосходства целостности (интегративного свойства системы) над частями. Но холисты не могут рационально, логически объяснить, откуда берется свойство целостности.

Существует также альтернативная холизму концепция – механицизм, когда свойство целого полностью сводятся к сумме составляющих его частей. К механицистам относится основная масса ученых (И.Ньютон, Р.Декарт, Г.Лейбниц и многие другие). Например, Р.Декарт считал живые организмы механизмами, то есть сводил действия всех органов организма только к законам механики. Но ведь, если у мертвого организма искусственно поддерживать все механические процессы, его все равно живым будет назвать нельзя. Очевидно, что и в механицизме есть свои, трудно разрешимые проблемы. Механицизм, как и холизм, представляет собой односторонний подход к пониманию систем.

Дать однозначное определение системы, которое бы охватывало все стороны, крайне сложно. Однако были попытки

дать логическое определение системы через понятие множества. Под множеством понимали совокупность объектов с некоторым общим свойством.

Система – это множество объектов вместе с отношениями между ними и их свойствами. (А.Д.Холл, Р.Е.Фейджин и др.) Однако, под такой “системой” можно понимать и агрегат (кучу камней), так как в этом определении не отмечаются целостные, системные свойства.

Строение системы.

В строении системы выделяют подсистемы и элементы.

Подсистемы – это крупные части системы, обладающие определенной автономностью, но в то же время подчиненные и управляемые системой в целом.

Элементы – наименьшие части системы. Например, человеческий организм. Подсистемами здесь будут являться:

Эндокринная, нервная, пищеварительная, гормональная, опорно-двигательная и т.п. Элементами будут являться:

Желудок, печень, почки, гипофиз, надпочечники, кости, мышцы и т.п.

Очевидно, что различие между подсистемами и элементами относительно. Мы можем рассматривать в свою очередь вышеперечисленные органы как подсистемы, тогда элементами будут являться более мелкие части организма, например, клетки.

Структура системы.

Структурой системы называют совокупность взаимосвязей ивзаимодействий между элементами, благодаря которым возникают новые целостные свойства, присущие только системе и отсутствующие у отдельных ее компонентов. Эти свойства называют эмерджентными.

Так, например, Н₂О (вода) образована из двух атомов водорода (Н₂) и одного атома кислорода (О). Элементы эти связаны между собой силами электромагнитного взаимодействия. Н₂О обладает свойствами растворителя, агрегатное состояние – жидкость, прозрачная, безвкусная и т.п. По отдельности Н₂ и О₂ – газы, не обладают свойствами растворителя, не являются жидкостями и т.п.

Возьмем банду подростков (целое). Ей присуща самонадеянность, бессмысленная жестокость, безответственность за свои поступки и т.п. Каждый же подросток сам по себе (вне банды) не жесток, боязлив и не понимает, как он мог совершить противозаконное действие.

Классификация систем.

Классификацию систем можно производить по различным основаниям:

1. Материальные и идеальные.

Материальные системы – это большинство систем неорганического, органического и социального характера (механические, физические, биологические, геологические, социальные и др.)

Идеальные системы представляют собой отражение субъектом материальных систем, существующих в природе и обществе. Наиболее показательным примером идеальной системы можно считать научную гипотезу, теорию или концепцию.

2.Статические и динамические.

Простые или малые системы – это системы, состоящие из небольшого количества элементов (до 10⁵ элементов). Это, как правило, механические системы типа простых механических станков, механических часов, паровых машин и т.п.

Сложные системы – это системы, состоящие из большого количества элементов. Они подразделяются на большие саморегулирующиеся (от 10⁶ до 10¹⁰ элементов) и большие самоорганизующиеся (от 10¹⁰ до 10¹⁴ элементов).

В больших саморегулирующихся системах происходит массовое стохастическое взаимодействие элементов. Целостность системы предполагает наличие в ней особого блока управления: прямые и обратные связи между элементами и подсистемами. В технике - это системы управления космическими кораблями, сложные заводы-автоматы. В природе – организмы, популяции, биоценозы, биогеоценозы, социальные объекты.

Самоорганизующиеся системы характеризуются развитием, в ходе которого происходит переход от одного вида саморегуляции к другому. Этим системам присуща способность порождать в процессе развития новые уровни. Причем, каждый новый уровень оказывает обратное воздействие на ранее сложившиеся уровни, перестраивая их, в результате чего система обретает новую целостность.