מערכת פתוחה

יֶדַע

2022

אנו מסבירים מהי מערכת פתוחה בתחומים שונים, מאפייניה ודוגמאות שלה. בנוסף, מערכות סגורות ומבודדות.

למערכת פתוחה אין מחסומים לסביבה או שהמחסומים שלה חדירים.

מהי מערכת פתוחה?

כאשר אנו מדברים על מערכת פתוחה (או גם מערכת צפה או מערכת נפח קבוע) אנו מתייחסים לחלק מהיקום המוגדר או מופשט נפשית מהשאר, כלומר, מערכת שתכונתו הבסיסית היא שהיא מאפשרת חילופי מידע חופשיים עם הסביבה שלו, מבלי להציג חסמים או מכשולים לזרימה.

האם רַעְיוֹן אוֹ מוּשָׂג הוא משמש בתחומים שונים של ידע אנושי, הן ב מדעי הטבע כמו ב מדעי החברה. ברור שזה חלק מניסיון להבין את מְצִיאוּת מבוסס מבנית ותפקודית על הרעיון הכללי של מערכת.

לפיכך, במקרה של מדעי הטבע, מערכת פתוחה היא מערכת שמחליפה כל כך הרבה מסה מה אֵנֶרְגִיָה עם הסביבה, לקחת את מה שאתה צריך ולשחרר את מה שאתה לא צריך. באופן דומה, במדעי החברה מחליפים מערכות פתוחות כותרות, מֵידָע, אנשים וכו', עם מערכות דומות אחרות או עם שאר הסביבה הספציפית שלך.

אחת הגישות הפילוסופיות העיקריות למערכות פתוחות הופיעה ב-1956, עבודתו של הביולוג והפילוסוף האוסטרי לודוויג פון ברטלנפי (1901-1972), ומייצגת את תרומתו המיוחדת ל- תורת המערכות הכללית, בעל היקף תיאורטי גדול בהרבה.

לפי פון ברטלנפי, כל המערכות הן, במידה מסוימת, מערכות פתוחות, שכן לא ניתן לעצור לחלוטין את הזרימה מבחוץ ואל חוץ, אלא אם המערכת ריקה, וזה בלתי אפשרי לחלוטין (שכן היא כבר לא תהיה מערכת באופן מוחלט ).

מאפיינים של מערכות פתוחות

מערכות פתוחות, על פי התיאוריה, מאופיינות ב:

  • זה מאפשר החלפה חופשית של מידע (חומר, אנרגיה, כֶּסֶףוכו') בין פנים המערכת לבין הסביבה החיצונית או החיצונית.
  • בהתחשב בכך שחלק ניכר מהמידע שלה מגיע מבחוץ, למטרות מעשיות של לימוד המערכת, ניתן לראות בו מקור בלתי נדלה וקבוע במערכת, כלומר למערכות אלו, בתיאוריה, יש משאבים בלתי נדלים.
  • הם חסרים או מחזיקים חסמים או מכשולים לזרימת המידע, אך רק עד כמות מסוימת ומוגבלת.

דוגמאות למערכות פתוחות

כל היצורים החיים מחליפים חומר ואנרגיה עם הסביבה.

בתחומי היישום השונים האפשריים שלה, המקרים הבאים הם דוגמאות למערכת פתוחה:

  • בעולם של גוּפָנִימערכת תרמודינמית פתוחה היא מערכת המאפשרת לאנרגיה לעבור בחופשיות מבפנים אל חוץ ולהיפך. זה מה שקורה עם מיכל פתוח עם מים חמים, שמקרינים את זה חוֹם לסביבה הקרה יותר, עד א איזון תרמודינמית בין הפנים והחוץ של המערכת. בנוסף, ניתן לשפוך מים, כלומר הם יכולים גם להחליף חומר.
  • ב ביולוגיה, באופן דומה, יצורים חיים מובנות כמערכות פתוחות במידה שהן כל הזמן לוקחות ומחזירות ממנה חומר ואנרגיה סביבה. כזה הוא המקרה של המערכת הפוטוסינתטית של צמחים, מי מקבל את אוֹר שֶׁמֶשׁ ומשתמש בו כדי לסנתז סוכרים, משחרר בתמורה CO2 לסביבה.
  • בתוך ה מחשוב, מערכת פתוחה היא כזו שמאפשרת את שלה משתמשים דרגות שונות של התערבות במנגנון ההפעלה של תוֹכנָה, כפי שקורה עם יוניקס ומה שנקרא "תוכנה חינמית". תוכניות מסורתיות, לעומת זאת, יהיו "מקור סגור".
  • בתוך ה הַנהָלָה עסקית, מערכת פתוחה היא מערכת הכוללת את עֵסֶק כמו אִרגוּן בהחלפה מתמדת של אלמנטים עם קהילה, במקום מנגנון יצרני סגור על עצמו. פרספקטיבה זו מבינה את החברה כמשהו הקשור באופן מהותי למה שקורה סביבה.

מערכות סגורות

מערכות סגורות הן ההיפך מאלה הפתוחות, ולכן מורכבות ממערכות שאינן מחליפות מידע עם החוץ, כלומר הן סגורות על עצמן. קשה למצוא מערכות סגורות לחלוטין ביקום, ולכן הפיזיקה מחשיבה כ"סגורות" את אלו שמחליפות רק אנרגיה עם החוץ, אבל לא חומר.

מערכות מבודדות

מערכת מבודדת בפיזיקה (באופן ספציפי, ה תֶרמוֹדִינָמִיקָה) היא כזו שרחוקה כל כך ממערכות אחרות עד שלא ניתן לה לקיים איתן אינטראקציה, או שיש לה גבולות בלתי חדירים המגבילים את ההחלפה בין הפנים לחוץ, כמו במקרה של חומר בידוד תרמי מאשר בביגוד. אין מבודדים מושלמים, אבל יש כאלה שמסוגלים להפחית משמעותית את חילופי המידע.

!-- GDPR -->