References

sergeogr

Известия Российской академии наук. Серия географическая

Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya

2587-55662658-6975

10.15356/0373-2444-2016-5-21-37

sergeogr-454

Research Article

Теория и социальные функции географии

Theory and Social Functions of Geography

ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ ГЕОГРАФИИ

THERMOSTATICAL FOUNDATIONS OF GEOGRAPHY

Пузаченко

Ю. Г.

Puzachenko

I. G.

jpuzak@mail.ru

Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова, МоскваРоссияA. N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, MoscowRussian Federation

2016

29092016

052137

2016

Пузаченко Ю.Г.

Puzachenko I.G.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/454

Рассмотрены общие представления неэкстенсивной статистической механики как теоретической основы для исследования динамических, самоорганизующихся систем. Ретроспективный анализ показывает, что в ходе эколого-географических исследований были установлены эмпирические законы, являющиеся ее прямыми следствиями. Общность теории и ее эмпирическое подтверждение позволяет рассматривать неэкстенсивную термостатику как важную теоретическую основу фундаментальных эколого-географических исследований, открывающую новые возможности для физической интерпретации изучаемых процессов

General review of non-extensive statistical mechanics as a theoretical framework for the study of dynamic, self-organizing systems is presented. Retrospective analysis shows that in the course of ecological and geographical research empirical laws were established, which are direct consequences of aforementioned theory. The generality of the theory and its empirical verification allows us to consider non-extensive thermostatics as an important theoretical basis for the fundamental ecological and geographical research, which opens new opportunities for the physical interpretation o f the processes under study.

неэкстенсивная статистическая механикатермодинамикаранговое распределениеэнтропиясвободная энергияэксергияинформацияэкологиягеографиянауки о землеландшафтный покров

non-extensive statistical mechanicsthermodynamicsrank distributionentropyfree energyexergyinformationecologygeographyearth scienceslandscape cover

Российский научный фонд (грант №14-27-00065)

References1

Алексеев П. М. О нелинейных формулировках закона Ципфа // Вопросы кибернетики. 1978. Вып. 41. С. 53–65.

Гелашвили Б., Иудин Д. И., Розенберг Г. С., Якимов В. Н., Солнцев Л. А. Фракталы и мультифракталы в биоэкологии. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2013. 370 с.

Голицын Г. А., Левич А. П. Вариационные принципы в научном знании // Философские науки. 2004. № 1. С. 105–136.

Зарипов Р. Г. Самоорганизация и необратимость в неэкстенсивных системах. Казань: Изд-во “Фэн”, 2002. 251 с.

Зарипов Р. Г. Новые меры и методы теории информации. Казань: Изд-во Казанского гос. техн. ун-та, 2005. 364 с.

Зарипов Р. Г. Принципы неэкстенсивной статистической механики и геометрия мер беспорядка и порядка. Казань: Изд-во Казанского гос. техн. ун-та, 2010. 404 с.

Зотин А. И., Зотин А. А. Направление, скорость и механизмы прогрессивной эволюции. М.: Наука, 1999. 432 c.

Климонтович Ю. Л. Уменьшение энтропии в процессах самоорганизации. S-Теорема // Письма в ЖТФ. 1983. № 7. С. 1412.

Левич А. П. Экстремальный принцип в теории сообществ // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 1. Л.: Гидрометеоиздат. 1978. С. 164–182.

Левич А. П. Информация как структура систем // Семиотика и информатика. ВИНИТИ. Вып. 10. 1978. С. 116–132.

Левич А. П. Структура экологических сообществ. Изд. МГУ, 1980. 182 с.

Левич А. П. Описание, происхождение и применение ранговых распределений в экологии сообществ // Общая и прикладная ценология. 2007. № 5. С. 14–19.

Левич А. П. Искусство и метод в моделировании систем: вариационные методы в экологии сообществ, структурные и экстремальные принципы, категории и функторы. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2012. 728 с.

Марков А. В., Коротаев А. В. Гиперболический рост в живой природе и обществе. М.: ЛИБРОКОМ/URSS, 2009. 200 с.

Мартюшев Л. М., Селезнев В. Д. Принцип максимальности производсива энтропии в физике и смежных областях. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 83 с.

Пузаченко Ю. Г. Глобальное биологическое разнообразие и его пространственно-временная измен чивость // В кн.: Современные глобальные изменения природной среды. Т. 2. М.: Научный мир, 2006. С. 306–377.

Пузаченко Ю. Г. Термодинамическая основа учения о биосфере–ноосфере В. И. Вернадского // Изв. РАН. Серия геогр. 2013. № 4. С. 5–20.

Пузаченко Ю. Г. Организация ландшафта // Вопросы географии. Сб. 138. Горизонты ландшафтоведения. М.: Издательский дом “Кодекс”, 2014. С. 35–64.

Пузаченко Ю. Г., Гагаева З. Ш., Алещенко Г. М. Построение мелкомасштабной карты ландшафтного покрова по трехканальному изображению Landsat 7 открытого доступа // Изв. РАН. Сер. Геогр. 2004. № 4. С. 97–109.

Свирежев Ю. М., Логофет Д. О. Устойчивость биологических сообществ. М.: Наука, 1978. 352 с.

Трайбус М. Термостатика и термодинамика. М.: Энергия, 1970. 504 c.

Шредингер E. Статистическая термодинамика. Ижевск: Изд. дом Удмурдский университет, 1999. 96 c.

Фёрстер Г. О самоорганизующихся системах и их окружении // Самоорганизующиеся системы: пер. с англ. М.: “Мир”, 1964. С. 113–139.

Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: “Мир”, 1985. 419 с.

Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. М.: “Мир”, 1991. 234 с.

Эшби У. Р. Введение в кибернетику. М.: Иностранная литература, 1959. 432 с.

Altmann G. Zipfian linguistics // Glottometrics. 2002. No. 3. P. 21–26.

Arrhenius O. Species and area // J. Ecol. 1921. No. 9. P. 95–99.

Beck Ch. Recent developments in superstatistics // Brazilian Journal of Physics. 2009. Vol. 39. No. 2A. August. P. 357–363.

Beck Ch. Generalised information and entropy measures in physics // Contemporary Physics. 2009. Vol. 50. No. 4. July–August. P. 495–510.

Bruers Stijn. A discussion on maximum entropy production and information theory. 2007. 12 pp. http://arxiv.org/pdf/0705.3226.pdf

Dauphine A. Fractal geography. ISTE Ltd and John Wiley & Sons. 2012. 225 p.

Di Vita A. Maximum or minimum entropy production? How to select a necessary criterion of stability for a dissipative fluid or plasma // PHYSICAL REVIEW E81. 2010. DOI: 10.1103/PhysRevE.81.041137. P. 1–13.

Fisher R. A., Corbet A. S., and Williams C. B. The relation between the number of species and the number of individuals in a random sample from an animal population // J. Anim. Ecol. 1943. No. 12. P. 42–58.

Gleason H. A. Some Applications of the Quadrat Method // Bulletin of the Torrey Botanical Club. 1920. Vol. 47. No. 1 (Jan.). P. 21–33.

Gleason H. A. Species and area // Ecology. 1925. No. 6. P. 66–74.

Gleason H. A. The Significance of Raunkiaer’s Law of Frequency // Ecology. 1929. Vol. 10. No. 4 (Oct.). P. 406–408.

Hubbell S. P. The unified neutral theory of biodiversity and biogeography. Press Princeton and Oxford. 2001. 390 p.

Jaynes E. T. Macroscopic prediction // Complex Systems– Operational Approaches in Neurobiology, Physics, and Computers, H. Haken, Ed.; Springer: Verlag, Berlin, 1985. P. 254–269.

Jorgensen S.E. and Svirezhev Y. M. Towards a Thermodynamic Theory for Ecological Systems. Elsevier, 2004. 380 p.

Jørgensen S. E., Bastianoni S., Müller F., Patten B. C., Fath B. D., João C. M., Søren N. N., Tiezzi E., and Ulanowicz R. E. A New Ecology. Systems Perspective. Elsevier Science, 2007. 288 p.

Kabata-Pendias A. and Arun B. Mukherjee. Trace Elements from Soil to Human // Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2007. P. 561.

Kingsley G. Zipf: life, ideas, his law and informetrics // Glottometrics. 2002. No. 3. P. 18–22.

Kleidon A. and Lorenz R. Entropy Production by Earth System Processes // Non-equilibrium thermodynamics and the production of entropy in life, Earth, and beyond. Heidelberg, Germany: Springer. 2004. P. 4–20.

Kleidon A. Non-equilibrium thermodynamics, maximum entropy production and Earth-system evolution // Phil. Trans. R. Soc. 2010. Vol. 368. P. 181–196. doi:10.1098/rsta.2009.0188

Mandelbrot B. Information theory and psycholinguistics: A theory of word frequencies / In P. F. Lazarsfield & N. W. Henry. Readings in Mathematical Social Sciences. Cambridge: MIT Press. 1966. P. 350–368.

Martyushev L. M. The maximum entropy production principle: two basic questions // Phil. Trans. R. Soc. 2010. Vol. 365. P. 1333–1334. doi:10.1098/rstb.2009.0295

May R. M. Ecology of Species and Communities /M. Cody and J. M. Diamond, Eds. Harvard Univ. Press, Cambridge, MA, 1975. P. 81–120.

McGill B. J. Towards a unification of unified theories of biodiversity // Ecology Letters. 2010. No. 13. P. 627–642.

NSF Geography and Spatial Sciences Program Strategic Plan, 2011–2015, May 2011. 10 p.

Picoli S. Jr., Mendes R. S., Malacarne L. C., and R.P.B. Santos q-distributions in complex systems: a brief review // Brazilian Journal of Physics. Vol. 39. No. 2A. August. 200 p.

Rousseau R. George Kingsley Zipf: life, ideas, his law and informetrics // Glottometrics. 2002. No. 3. P. 18–23.

Shannon C. E. Communication in the Presence of Noise // Proceedings Institute of Radio Engineers. 1949. Vol. 37. P. 10–21.

Stoltman J. P. 21st century geography: a reference handbook // SAGE Publications. 2011. 883 p.

Tokeshi M. Species Abundance Patterns and Community Structure // ADVANCES IN Ecological research. Academic Press Limited. 1993. Vol. 24. P. 111–187.

Tsallis C. What should a statistical mechanics satisfy to reflect nature? // Based on a lecture delivered at the Los Alamos National Laboratory Workshop on “Anomalous Distributions, Nonlinear Dynamics, and Nonextensivity” held in Santa Fe, New Mexico, USA in 6–9 November 2002. Physica D193. 2004. DOI:10.1016/j.physd.2004.01.006. P. 3–34.

Tsallis C. Introduction to Nonextensive Statistical Mechanics, Springer Science+Business Media, LLC. 2009. DOI 10.1007/978-0-387-85359-8 3. 382 p.

Tsallis C. Some open points in nonextensive statistical mechanics // International Journal of Bifurcation and Chaos c World Scientific Publishing Company. 2011. P. 1–36.

Tsallis C. The Nonadditive Entropy Sq and Its Applications in Physics and Elsewhere: Some Remarks // Entropy. 2011. Vol. 13. P. 1765–1804. doi:10.3390/e13101765

The authors declare that there are no conflicts of interest present.