سیستم باز چیست؟ | ویژگی‌های سیستم باز و چند مثال

سیستم‌ها را به شکل‌های مختلف طبقه‌بندی می‌کنند و صفت‌های متنوعی برایشان به کار می‌برند: سیستم ساده، سیستم پیچیده، سیستم مکانیکی، سیستم انسانی، سیستم تطبیق‌پذیر، سیستم خطی، سیستم غیرخطی و …

در این میان یکی از رایج‌ترین طبقه‌بندی‌ها «سیستم باز یا Open System» در برابر «سیستم بسته یا Closed System» است.

در ساده‌ترین تعریف، سیستم باز را سیستمی می‌دانند که کاملاً ایزوله نیست و با محیط خود تبادل ماده و انرژی دارد. مثلاً می‌گویند درخت یک سیستم باز است. چون از زمین آب و غذا می‌گیرد و نور هم دریافت می‌کند و تنفس هم انجام می‌دهد. یا می‌گویند فنجان قهوهٔ روی میز یک سیستم باز است. چون بخشی از انرژی خود را در قالب گرما به محیط می‌دهد و بخشی از ماده‌ٔ داخل فنجان هم تبخیر می‌شود.

در مقابل می‌گویند چای داغی که داخل فلاسک می‌ریزید، تقریباً یک سیستم بسته است. چون نمی‌تواند با محیط تبادل ماده و انرژی داشته باشد (البته می‌دانیم که فلاسک هم یک سیستم کاملاً بسته نیست. چون نمی‌تواند چای را تا ابد در همان دمای اولیه نگه دارد. اما نسبت به فنجان روی میز، سیستم بسته‌تری محسوب می‌شود).

 در نگاه اول به نظر می‌رسد که بحث سیستم باز و بسته صرفاً یک نام‌گذاری ساده است. اما اگر کمی بیشتر در این باره صحبت کنیم، خواهید دید که این موضوع بسیار چالش‌برانگیز است و اگر کمی از مثال‌های واضح فاصله بگیریم، امّا و اگرهای فراوانی در آن مطرح می‌شود.

بنابراین ما بحث‌مان را از تعریف سیستم باز آغاز می‌کنیم و سپس چند مثال از سیستم‌های باز را مرور خواهیم کرد. پس از آشنایی اولیه با این مفهوم، به سراغ تاریخچهٔ این اصطلاح می‌رویم و می‌بینیم که ایدهٔ سیستمهای باز و بسته چگونه مطرح شد و به چه علت مورد توجه قرار گرفت.

تعریف سیستم باز

سیستم باز و به تبع آن سیستم بسته را به شکل‌های مختلفی تعریف می‌کنند. این تعریف‌ها در عین تنوع، با یکدیگر سازگارند و هر یک از زاویهٔ متفاوتی به سیستم باز نگاه می‌کنند.

برتالانفی سیستم باز را چنین تعریف می‌کند (+):

کرامر و اسمیت سیستم باز و بسته را در قالب کلمات دیگری تعریف می‌کنند (+):

جمشید قراچه‌داغی هم در کتاب تفکر سیستمی خود تعریف ساده و بسیار زیبایی از سیستم باز ارائه کرده است (+):

همهٔ تعریف‌های بالا را می‌توان این‌گونه خلاصه کرد که سیستم باز در مرزهای خود تمام نمی‌شود و به پایان نمی‌رسد. درست است که ما برای سیستم مرز تعریف می‌کنیم. اما تعریف مرز صرفاً برای ساده‌سازی است. ما با مشخص کردن مرز، مسئله را به اندازهٔ ظرفیت مغزمان (یا نرم‌افزارهایمان) کوچک می‌کنیم. اما این به آن معنا نیست که سیستم در واقعیت نیز کوچک و محدود است.

چند مثال از سیستم‌های باز

پیش از این که به سراغ جزئیات بیشتری از بحث سیستم‌های باز برویم، بهتر است چند مثال از سیستم‌های باز را مرور کنیم. فعلاً در این مرحله عمداً نمونه‌هایی را انتخاب می‌کنیم که چالش کمتری دارند و به سادگی می‌توان «باز بودن» آن‌ها را درک کرد.

موتور خودرو

موتور خودرو (بنزینی و دیزل) یکی از ساده‌ترین و در دسترس‌ترین مثال‌ها برای سیستم باز است. موتور از بیرون سوخت، هوا و انرژی الکتریکی را دریافت می‌کند و خروجی‌های مختلفی از جمله دود، بخار آب، انرژی مکانیکی برای حرکت خودرو و نیز گرما تولید می‌کند.

هر سه تعریفی که از سیستم باز ارائه کردیم در این‌جا مصداق دارند. هم ورود و خروج ماده و انرژی داریم و هم محیطی که نمی‌توان آن را نادیده گرفت. تغییر فشار و دمای هوا و سایر پارامترهای محیطی تأثیری جدی بر عملکرد موتور دارند. موتور هم با عملکرد روی محیط تأثیر می‌گذارد؛ نه فقط با تولید آلاینده‌ها و انرژی مکانیکی، بلکه با افزایش دما در اطراف خود و اثرات دیگری از این دست.

تراریوم‌ها (باغ‌های شیشه‌ای)

ترتیبی که متمم برای خواندن مطالب سری تفکر سیستمی به شما پیشنهاد می‌کند: