6.4. Самоорганизация
в открытых системах

Открытие самоорганизации в простейших системах неорганической природы, прежде всего в физике и химии, имеет огромное научное и философско-мировоззренческое

116

значение. Оно показывает, что такие процессы могут происходить в фундаменте самого "здания материи", и тем самым проливает новый свет на взаимосвязь живой природы с неживой. С такой точки зрения возникновение жизни на Земле не кажется теперь таким редким и случайным явлением, как об этом говорили многие ученые раньше. С позиции самоорганизации становится также ясным, что весь окружающий нас мир и Вселенная представляют собой совокупность разнообразных самоорганизующихся процессов, которые служат основой любой эволюции.

Как же объясняет современная наука, и в частности, синергетика процесс самоорганизации систем?

1. Для этого система должна быть открытой, потому что закрытая, изолированная система в соответствии со вторым законом термодинамики в конечном итоге должна придти в состояние, характеризуемое максимальным беспорядком или дезорганизацией.

2. Открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия, то она обладает максимальной энтропией и потому неспособна к какой-либо организации: в этом положении достигается максимум ее самодезорганизации. Если же система расположена вблизи или недалеко от точки равновесия, то со временем она приблизится к ней и в конце концов придет в состояние полной дезорганизации.

3. Если упорядочивающим принципом для изолированных систем является эволюция в сторону увеличения их энтропии или усиления их беспорядка (принцип Больцмана), то фундаментальным принципом самоорганизации служит, напротив, возникновение и усиление порядка через флуктуации. Такие флуктуации, или случайные отклонения системы от некоторого среднего положения, в самом начале подавляются и ликвидируются системой. Однако в открытых системах благодаря усилению неравновесности эти отклонения со временем возрастают и в конце концов приводят к "расшатыванию" прежнего порядка и возникновению нового порядка.

117

Этот процесс обычно характеризуют как принцип образования порядка через флуктуации. Поскольку флуктуации носят случайный характер (а именно: с них начинается возникновение нового порядка и структуры), то становится ясным, что появление нового в мире всегда связано с действием случайных факторов. В этом выводе находит свое конкретное подтверждение гениальная догадка античных философов Эпикура (341-270 до н. э.) и Лукреция Кара (99 - 45 до н. э.), требовавших допущения случайности для объяснения появления нового в развитии мира.

4. В отличие от принципа отрицательной обратной связи, на котором основывается управление и сохранение динамического равновесия систем, возникновение самоорганизации опирается на диаметрально противоположный принцип - положительную обратную связь. Функционирование различных технических регуляторов и автоматов основывается на принципе отрицательной связи, т.е. получении обратных сигналов от исполнительных органов относительно положения системы и последующей корректировки этого положения управляющими устройствами. Для понимания самоорганизации следует обратиться к принципу положительной обратной связи, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а напротив, накапливаются и усиливаются, что и приводит в конце концов к возникновению нового порядка и структуры.

5. Процессы самоорганизации, как и переходы от одних структур к другим, сопровождаются нарушением симметрии. Мы уже видели, что при описании необратимых процессов пришлось отказаться от симметрии времени, характерной для обратимых процессов в механике. Процессы самоорганизации, связанные с необратимыми изменениями, приводят к разрушению старых и возникновению новых структур.

6. Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, имеющих некоторые критические размеры. В противном

118

случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления кооперативного (коллективного) поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации.

Мы перечислили необходимые, но далеко недостаточные условия для возникновения самоорганизации в различных системах природы. Даже в химических самоорганизующихся системах, которые изучали Белоусов и Жаботинский, в "игру" вступают такие новые факторы, как процессы катализа, которые ускоряют химические реакции. Поэтому можно сделать вывод, что чем выше мы" поднимаемся по эволюционной лестнице развития систем, тем более сложными и многочисленными оказываются факторы, которые играют роль в самоорганизации.


Основные понятия и термины

  • Вещество
  • Закрытая система
  • Дезорганизация
  • Информация
  • Неравновесность
  • Энергия
  • Время
  • Информация
  • Организация
  • Открытая система
  • Термодинамика Энтропия

Литература

Основная:

Фейнмановские лекции по физике. Вып. 4. Кинетика. Теплота. Звук. -. М.: Мир,1967. - С.99-123.

Пригожим И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М.: Прогресс, 1986. - С. 153-200.

119

Дополнительная:

Фейнман Р. Характер физических законов. - М.: Мир, 1968.

Самоорганизация: кооперативные процессы в природе и обществе. 4.1. М., 1990


Проверьте себя

  1. Какие процессы называются обратимыми?
  2. Когда вошло понятие времени в физику и как оно истолковывалось в классической термодинамике?
  3. Что выражает первый закон термодинамики?
  4. Дайте простую формулировку второго закона термодинамики.
  5. Как можно сформулировать этот же закон с помощью понятия энтропии?
  6. Что характеризует энтропия?
  7. Какие системы называют закрытыми, или изолированными? х
  8. Насколько соответствует понятие закрытой системы действительности?
  9. Как происходит эволюция в закрытых системах?
  10. Что называют точкой термодинамического равновесия?
  11. Может ли Вселенная придти в состояние "тепловой смерти"?
  12. Кто впервые выдвинул идею "тепловой смерти "Вселенной и в чем ее несостоятельность по современным представлениям?
  13. Какие системы называются открытыми?
  14. Как происходит самоорганизация в открытых системах?
  15. Какие условия необходимы для того, чтобы самоорганизация началась в простейших системах неорганической природы?

120



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved