7.1. Неравновесная термодинамика и синергетика

Синергетический подход к рассмотрению необратимых не­равновесных процессов позволяет объединить дарвиновский и больцмановский подходы в современную парадигму эволюции природы. Отмечая разницу в подходах Дарвина и Больцмана, можно подчеркнуть и то, что их объединяет: случайность про­цессов, происходящих как в живой, так и в неживой природе, что следует из вероятностного характера законов, которые опи­сывают развитие систем. В 1945 г. Шрёдингер предположил, что в живом веществе «преобладает новый тип физических законов» [25]. В настоящее время существует несколько иное понимание ситуации: по-видимому, физические законы и для неживого и живого одинаковы. Разными являются лишь конкретные меха­низмы. И, кроме того, мы расширили физическую модель опи­сания процесса в реальных системах.

Рассмотрим это несколько подробнее с использованием идей и терминологии И. Р. Пригожина [20, 21, 132—134] по неравно­весной термодинамике и Г. Хакена (р. 1927) по механике неус­тойчивых систем [183]. Из классической термодинамики (во вре­мена Больцмана она была неклассической физикой) следовало, что рост энтропии всегда означал необратимость термодинами­ческого процесса. Известно, что применение классической тер­модинамики Больцмана в космологии приводило к представле­ниям о «тепловой смерти» Вселенной и противоречило всем имеющимся сценариям происхождения Вселенной: от древних миров и представлений античной науки до современных и под­час экстравагантных астрофизических моделей. Гипотеза о «теп­ловой смерти» Вселенной возникла из представления о выравни­вании температур и установлении полного равновесия во всей Вселенной согласно второму закону равновесной термодинами­ки. В рамках этой термодинамики ошибочное представление преодолевалось идеей, что распределение вещества во Вселен­ной вследствие гравитации не соответствует максимуму энтро­пии, потому, что не является наиболее вероятным. Существую­щие во Вселенной процессы и в будущем не приведут к одно­родному изотермическому состоянию — «тепловой смерти».

Все эти модели говорят о возникновении Вселенной из хаоса и отрицают рост беспорядка в дальнейшей эволюции Вселенной. Вывод о росте беспорядка противоречит также и химическому, и биологическому развитию систем. Уместно подчеркнуть, что в отличие от различных механик (ньютоновской, квантовой и ре­лятивистской) рост энтропии по второму началу выделяет на­правление термодинамических процессов, что и означает, что время течет только в одном направлении. Необратимые процес­сы подтверждают «стрелу времени»!

Новый синергетический подход означает необходимость рас­смотрения физики процессов в открытых системах, из которых состоит весь реальный мир, и проявляющихся в живой и нежи­вой природе, а также и в общественных и социальных системах. Для этого понадобились новые идеи, новые образы и новые по­нятия, а также естественный пересмотр старых понятий. Прежде всего это относится к представлению хаоса и порядка. Инту­итивно хаос определяют от противного: хаос — это то, что отли­чается от порядка, некоей структуры. А под структурой понима­ется какой-то объект, система, обладающие устойчивостью, жесткостью связей внутри них, способностью вследствие этого сопротивляться внешним и внутренним изменениям, как бы не изменяясь в целом. В качестве примеров можно привести регу­лярную кристаллическую решетку твердых тел и нерегулярную структуру живого организма, состоящую из разнородных живых клеток, но организованных в нем по сложному плану.