Экологическая школа-лаборатория Всероссийские экологические школы ЦСЮН г. Москва





Характер общих свойств физико-химических систем таков, что для использования <эффективных> процедур <которые удается разработать после выявления общих свойств, прежде всего, физико-химической качественной однородности [книжка, Приложение А]> обычно достаточны самые примитивные знания математики <разработка процедур также часто требует знаний математики лишь в весьма ограниченном объеме, но неформального/творческого применения этих знаний>. Освоение и использование таких общих процедур не требует намного больше усилий, чем освоение традиционного набора навыков <необходимого для работы со значительно более простыми случаями>, причем часто нет необходимости раздельно рассматривать количественное описание сложных и простых ситуаций, т.к. общие процедуры удобно использовать не только по отношению к сложным объектам (где они безусловно предпочтительнее традиционных приемов), но и по отношению к простым. Иными словами, использование общих процедур конкурентно <с традиционным представлением физико-химических знаний> во всех отношениях, включая возможность освоить возможности более эффективного представления при той же длительности обучения.

Например, задачу о нахождении равновесного состояния системы, получаемой в результате растворения многих веществ <эквивалентного сливанию многих растворов электролитов> (кислот и оснований различной силы, а также амфотерных соединений) при традиционном подходе сводят к необходимости решать алгебраические уравнения - квадратное, если одна составляющая (кроме растворителя <воды>), кубическое, если две, и т.д. В случае большого числа составляющих процедура сведения к <эквивалентному> алгебраическому уравнению <в обычном/традиционном виде Pn(x)=0, где Pn(x) - полином степени n, определяемой общим числом составляющих системы> - это один из самых худших возможных подходов к нахождению решения уже в силу того, что само по себе получение того алгебраического уравнения, которое нужно решить, требует больше усилий <и времени>, чем получение приближенного решения этой задачи на основе процедуры, учитывающей общие свойства всех исходных систем алгебраических уравнений, которые могут отвечать реальным физико-химическим системам.

Общая процедура позволяет в последовательных <быстро сходящихся> приближениях <с любой имеющей смысл точностью> найти состояние равновесия в случае практически неограниченного числа составляющих <т.к. сводится к перебору малого числа вариантов, которое зависит от числа составляющих n примерно как log2(n)>. Нахождение решения не требует больше времени, чем обращение к специально разработанным или стандартным пакетам программ для численного решения той же задачи (и дает многие существенные преимущества в сравнении с численным решением).

Общая процедура дает некоторые дополнительные преимущества и в случае малого числа составляющих, т.е. для решения задачи традиционного типа. В частности, в простейшем случае одной составляющей приближенное нахождение решения тем же способом занимает меньше времени, чем прямое решение квадратного уравнения <"в лоб">.

Аналогично удается разработать эффективные процедуры при описании биохимической кинетики. При традиционном подходе можно пытаться получить алгебраические выражения <квазистационарных> скоростей (для чего нужна необратимость каждого биохимического превращения) или же можно интегрировать численно. И то, и другое имеет малую практическую ценность, т.к. для большинства биохимических реакций строгой обратимости нет, а некоторые реакции существенно обратимы (что понятно, исходя из необходимой экономии ресурсов), а численное интегрирование приводит к необозримым результатам. Зато эффективно работают общие процедуры на основе качественно однородного представления отдельных реакций и их совокупности <выявляющего действительную симметрию описываемых процессов>, позволяя быстро и практически с любой точностью (см. книжку) как получить приближенное решение <причем процедура представления отдельной реакции не требует получения алгебраических или кинетических уравнений в явном виде, достаточно представить схему превращения в стандартном виде>, так и понять ожидаемые/требуемые ограничения <количественных характеристик>, которые следуют из необходимости экономии ресурсов <при конструировании> для природных и технологических процессов>.

Такое продвижение <один дополнительный шаг> в сравнении с традиционным представлением значительно увеличивает возможности количественного описания при увеличении сложности, но, очевидно, необходим <по крайней мере> еще один <второй>
шаг. далее






1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124


НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ

Яндекс.Реклама