 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
227
основоположников синергетики Г. Хакен определяет понятие самоорганизующейся системы
следующим образом: «Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического
воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру.
Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе
структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне
неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно
обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки» *. Таким
образом, современное естествознание ищет пути теоретического моделирования самых сложных
систем, которые присущи природе, — систем, способных к самоорганизации, саморазвитию.
* Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. М., 1991. С. 28—29. См.
также: Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.. 1990; Пригожин И., Стенгерс И. Время. Хаос и Квант. М., 1994;
и др.
Основные свойства самоорганизующихся систем — открытость, нелинейность, диссипативность.
Теория самоорганизации имеет дело с открытыми, нелинейными диссипативными системами,
далекими от равновесия.
15.2.1. Открытость
Объект изучения классической термодинамики — закрытые системы, т.е. системы, которые не
обмениваются со средой веществом, энергией и информацией. Напомним, что центральным понятием
термодинамики является понятие энтропии. Оно относится к закрытым системам, находящимся в
тепловом равновесии, которое можно охарактеризовать температурой Т. Изменение энтропии
определяется формулой:
dE= dQ_/T, где
dQ - количество теплоты, обратимо подведенное к системе
или отведенное от нее (см. 8.1.2).
Именно по отношению к закрытым системам были сформулированы два начала термодинамики. В
соответствии с первым началом, в закрытой системе энергия сохраняется, хотя и может приобретать
различные формы. Второе начало термодинамики гласит, что в замкнутой системе энтропия не может
убывать, а лишь возрастает до тех пор, пока не достигнет максимума. Согласно второму началу
термодинамики, запас энергии во Вселенной иссякает, а вся Вселенная неизбежно приближается к
«тепловой смерти». Ход событий во Вселенной невозможно повернуть вспять, дабы
воспрепятствовать возрастанию энтропии. Сo временем способность Вселенной поддерживать
организованные структуры ослабевает, и такие структуры распадаются на менее организованные,
которые в большей мере наделены случайными элементами. По мере того как иссякает запас энергии
и возрастает энтропия, в системе нивелируются различия. Это значит, что Вселенную ждет все более
однородное будущее.
Вместе с тем уже во второй половине XIX в. и особенно в XX в. биология, прежде всего теория
эволюции Дарвина, убедительно показала, что эволюция Вселенной не приводит к понижению уровня
организации и обеднению разнообразия форм материи. Скорее, наоборот. История и эволюция
Вселенной развивают ее в противоположном направлении —
от простого к сложному, от низших
форм организации к высшим, от менее организованного к более организованному. Иначе говоря,
старея, Вселенная обретает все более сложную организацию. Попытки согласовать второе начало
термодинамики с выводами биологических и социальных наук долгое время были безуспешными.
Классическая термодинамика не могла описывать закономерности открытых систем. И только с
переходом естествознания к изучению открытых систем появилась такая возможность.
Открытые системы — это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за
счет непрерывного притока извне вещества, энергии или информации. Постоянный приток вещества,
энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных состояний в
противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся (в соответствии со вторым
началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию. Открытые системы — это системы
необратимые; в них важным оказывается фактор времени.
В открытых системах ключевую роль — наряду с закономерным и необходимым — могут играть
случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной,
что существовавшая организация разрушается.