Диссипативность

Открытые неравновесные системы, активно взаимодействующие с внешней средой, могут приобретать особое динамическое состоя­ние — диссипативность. Диссипативная структура— это структура, рассеиваю­щая свою энергию. Рассеяние — переход энергии упоря­доченных процессов, например, кинетической, в энер­гию неупорядоченных, например, теплоту.

Результат дессипативности - спонтанное возникновение новых типов структур, переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации.

Диссипативность проявляется в различных формах: в способнос­ти «забывать» детали некоторых внешних воздействий, в «естествен­ном отборе» среди множества микропроцессов, разрушающем то, что не отвечает общей тенденции развития; в когерентности (согла­сованности) микропроцессов, устанавливающей их некий общий темп развития, и др.

Этапы самоорганизации

В классической механике утвердились представления об обратимостифизических процессов. Считалось, что для опи­сания движения достаточно задать начальные условия, преж­де всего координаты и скорость. Тогда с помощью законов механики можно будет определить положение движущего­ся тела в любой момент будущего и прошедшего времени. Иначе говоря, фактор времени там не играл существенной роли.Эти традиции нарушила термодинамика: в середине XIX века физики при изучении тепловых процессов ввели фактор времени, который стал отражать соответствующие изменения в состоянии систем. Этим, однако, не преодо­левались коренные различия между физикой и биологией, поскольку эволюция в термодинамике понималась совсем иначе, чем в биологии.

Если в биологии эволюция связывалась с со­вершенствованием и повышением организации живых систем, то в термодинамике она соот­носилась с ростом энтропии, то есть с дезорга­низацией и разрушением систем. Это является логическим следствием IIначала термодина­мики, в котором утверждается, что в замкнутых изолированных системах происходит необра­тимый процесс возрастания энтропии.

Чтобы ослабить столь резкое противоречие, физи­ки должны были сделать шаг навстречу биологам. Одним из первых сделал такой шаг австрийский фи­зик Э. Шредингер (1887-1961)в своей работе «Что та­кое жизнь с точки зрения физика?» С одной стороны, он отстаивал мысль о том, что законы физики лежат в основе образования биологических структур. С дру­гой стороны, он обосновывал, что живые организмы существенно отличаются от закрытых термодинами­ческих систем тем, что постоянно обмениваются с ок­ружающей средой веществом и энергией. Если термо­динамические системы закрыты, то живые организмы открытые системы.

По Шредингеру получается, что и II начало сохра­няется (в мире происходит необратимый процесс воз­растания энтропии), и в биологических системах про­исходит повышение организации.Совмещаются эти противоположные процессы за счет того, что орга­низмы извлекают из окружающей среды упорядо­ченность, используют ее для своего развития и тем са­мым повышают энтропию окружающей среды.

А теперь обрисуем в общем виде и кратко путь эво­люции системы от исходного состояния через хаос к состоянию новой организации.

1. Первая стадия: переход от равновесия к хаосу.В открытую нелинейную систему вещество и энер­гия средымогут поступать произвольно,поэтому такая система может выйти из состояния равновесия и стать неравновесной. По мере дальнейшего притока ве­щества и энергии она с ускорением (нелинейно) уходит все дальше от состояния равновесия, становится все более неравновесной и нерегулируемой. Организация состояния такой системы все более расшатывается, по­ка, наконец, вовсе не разрушится и процесс не станет хаотичным. Таким образом, на первой стадии своей эволюциинеравновесный процесс переходит от состоя­ния порядка к хаосу.