 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
103
говорить ничего окончательного
и определенного, подобно оракулу
Аполлона, а, будучи всего лишь
слабым смертным, укажу только
правдоподобные предположения.
Цицерон
ГЛАВА 5
КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ
5.1. Сущность концепции развития
Самоорганизация систем
В последние десятилетия развивается представление о том, что материи изначально присуща
тенденция не только к разрушению упорядоченности и возврату к исходному хаосу, но и к
образованию все более сложных и упорядоченных систем разного уровня. Представление о
разрушительной тенденции материи сформировалось в результате развития двух отраслей
классической физики – статистической механики и термодинамики, – которые описывают
поведение изолированных (замкнутых) систем, т. е. систем не обменивающихся ни энергией, ни
веществом с окружающей средой. При этом особая роль принадлежит второму началу
термодинамики, определяющему необратимость процессов преобразования энергии в замкнутой
системе. Такие процессы рано или поздно приводят систему к ее самому простому состоянию –
термодинамическому равновесию, которое эквивалентно хаосу, когда отсутствует какая-либо
упорядоченность и все виды энергии переходят в тепловую, в среднем равномерно
распределенную между всеми элементами системы. В прошлом обсуждалась возможность
приложения второго начала термодинамики ко Вселенной, которая полагалась замкнутой
системой. Из этого следовал вывод о деградации Вселенной – ее тепловой смерти.
Известно, что все реальные системы, от самых малых до самых больших, являются открытыми,
т. е. Они обмениваются энергией и веществом с окружающей средой и не находятся в состоянии
термодинамического равновесия. В таких системах возможно образование нарастающей
упорядоченности. На данной основе возникло представление о самоорганизации вещественных
систем. Самоорганизацией принято называть природные скачкообразные процессы, переводящие
открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое
устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности по сравнению с
исходным. Критическое состояние характеризуется крайней неустойчивостью, которой
завершается плавное эволюционное развитие открытой неравновесной системы.
В последние десятилетия исследования процессов самоорганизации производятся в трех
направлениях: синергетика, термодинамика неравновесных процессов и математическая теория
катастроф.
Синергетика изучает связи между элементами (подсистемами) структуры, которые образуются
в открытых системах (биологических, физико-химических и др.) благодаря интенсивному обмену
веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах
наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень
упорядоченности, т. е. уменьшается энтропия. Основа синергетики – термодинамика
неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн.
Объект изучения синергетики, независимо от его природы, должен удовлетворять трем условиям:
открытость, существенная неравновесность и скачкообразный выход из критического
состояния.
Открытость означает незамкнутость системы, для которой возможен обмен энергией и
веществом с окружающей средой. Существенная неравновесность приводит к критическому
состоянию, сопровождающемуся потерей устойчивости. В результате скачкообразного выхода из
критического состояния образуется качественно новое состояние с более высоким уровнем
упорядоченности. Примером самоорганизующейся системы может служить оптический
квантовый генератор – лазер. При его работе соблюдаются три перечисленные условия:
открытость системы, снабжаемой извне энергией, ее сугубая неравновесность, достижение