7.12. Динамические неустойчивости

Динамические неустойчивости играют конструктивную роль в физике открытых систем. Множество систем нашего «упорядо­ченного» живого организма работает в хаотическом режиме, и, таким образом, хаос выступает как признак здоровья, а излиш­няя упорядоченность — как симптом болезни [85]. Как отмечал Э. Сороко [167], с увеличением упорядоченности снижается воз­можность развития системы, и хаос с его динамическими неус- тойчивостями является движущей силой самоорганизации систе­мы в процессе ее эволюции.

Хороший пример положительной роли динамической неус­тойчивости в социологии приводит Ю. Климонтович [13]. Рас­смотрим поведение участников научной конференции (заседа­ния нашей Думы, собрания Академии, съезда учителей и т. д.) после завершения мероприятия. Возможны два варианта: пер­вый — участники продолжают обсуждать проблемы, не удаляясь далеко друг от друга. В терминах синергетики — это динамиче­ски устойчивая система. Такая ситуация полезна, но является по существу продолжением конференции. Второй вариант — участ­ники разъезжаются по своим местам пребывания («разбегаются» — система становится динамически неустойчи­вой). В этом случае идет «перемешивание» траекторий участни­ков, донесение, так сказать, полученных новых идей до своих научных коллективов, что значительно полезней для науки и практических дел. Этот пример и позволяет считать, что такие динамические неустойчивости перемещения участников не ведут к хаотическому развитию, в том числе и науки, а играют поло­жительную роль.

7.13. Изменение энергии при эволюции системы

Рассмотрим, что происходит с энергетикой при функциони­ровании диссипативных структур. Из термодинамики известно, что отличие замкнутой системы (классическая термодинамика), находящейся в состоянии внутреннего равновесия, от системы открытой (для потоков вещества и энергии) — это ее поведение во времени. В равновесном состоянии любой поток, направлен­ный в одну сторону, компенсируется таким же по величине по­током в обратном направлении — в результате система остается в состоянии, инвариантном относительно обращения времени. Это приводит к росту энтропии при стремлении замкнутой сис­темы к максимуму возможных состояний, т.е. к ее хаотическому состоянию.

Однако такая симметрия нарушается, если под действием внешних потоков (открытые системы) система смещается в но­вое состояние, далекое от равновесия, которое, как показано, может быть для диссипативных структур более упорядоченным, чем равновесное. В любом случае образование определенных ти­пов упорядоченных структур может быть определено термодина­мическими методами, в частности изменением не только энтро­пии S, но и внутренней энергии U(S, V), свободной энергии F(T, V), энтальпии H{S, р) и термодинамического потенциала Гиб- бса G(T, р), в зависимости от вида термодинамического процес­са — изобарного, изохорного, изотермического или адиабатиче­ского и макропараметров системы — объема V, давления р и температуры Т. В равновесном состоянии эти термодинамиче­ские функции (потенциалы) обладают свойствами минимальнос­ти при небольших отклонениях от равновесия при фиксирован­ных значениях независимых термодинамических переменных.