1). Как возникают структуры из хаоса в неорганической и живой материях? Каковы условия образования упорядоченных структур из хаоса, примеры из разных областей естествознания.

Структуры в материях возникают из соединений различных молекул в веществе, которые в свою очередь состоят из атомов, в составе которых имеются элементарные частицы (протон, нейтрон и т.д.), которые построены из кварков. Все эти элементы постоянно двигаются с различными скоростями, но между ними существуют различные связи, что приводит к связыванию и образованию вещества и материи. Все уровни строения материи подразделяют на микро-, макро- и мегамиры. Например из космологии следует, что число фундаментальных частиц должно быть невелико. Это относилось к анализу процессов первичного синтеза нуклонов. Суммарное уменьшение энтропии в открытых системах при определенных условиях за счет обмена потоками с внешней средой может превысить ее внутренне производство. Появляется неустойчивость предшествующего неупорядоченного однородного состояния, возникают и могут возрасти до макроскопического уровня крупномасштабные флуктуации. При этом из хаоса могут возникнуть структуры, которые начнут переходить во все более упорядоченные. Эти структуры образуются за счет внутренней перестройки системы – самоорганизация. При этом энтропия убывает. Пригожин назвал упорядоченный образования, возникающие в диссипативных системах в ходе неравновесных необратимых процессов, диссипативными структурами. Хаотическое состояние содержит в себе неопределенность – вероятность и случайность, которые описываются при помощи информации и энтропии. При неравновесных процессах, начиная с какого-то критического для данной системы значения внешнего потока, из неупорядоченных и хаотических состояний за счет потери их устойчивости могут возникнуть упорядоченные состояния. Упорядоченность может быть временная, пространственная и пространственно-временная. В 1900г. Х. Бенар написал статью о проведенном им опыте: он наблюдал ртуть, налитый в широкий плоский сосуд, подогреваемый снизу. При определенной температуре ртуть начала растекаться по сосуду, в результате образовались устойчивые структуры, названные ячейками Бенара.

2). Каково соотношение случайного и закономерного в концепции развития? Как процессы самоорганизации проявляются в эволюции планет?

По мнению астронома Фрейда Хойла, мысль о возникновении живого в результате случайных взаимодействий "столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке нового "Боинга – 747". В проблеме соотношения динамических и статистических закономерностей отражено в количественной форме соотношение необходимого и случайного, которое пронизывает все необходимые связи в природе. Хакен, после изучения "случайности", рассмотрел "необходимости" и получил детерминированные уравнения движения. Случайное событие вызывает неустойчивость.

3). Какие системы могут находиться в высокоупорядоченном состоянии? Каковы необходимые условия возникновения "самоорганизации" и существуют ли достаточные?

В неживой природе наблюдаются процессы образования высокоупорядоченных структур. Кристаллы, например, демонстрируют высокую степень порядка и симметрию, что объясняется уменьшением энтропии за счет отдачи тепла в окружающее пространство. Молекулы живых существ обладают не только высокой степенью упорядоченности, организованности, но и аккумулируют в себе качественную химическую энергию. В высокоупорядоченном состоянии могут находиться открытые системы. Суммарное уменьшение энтропии за счет обмена потоками с внешней средой, при определенных условиях, может превысить ее внутреннее производство. Появляется неустойчивость неупорядоченного однородного состояния, возникают и могут возрасти до макроскопического уровня крупномасштабные флуктуации. При этом из хаоса могут возникнуть структуры, которые начнут последовательно переходить во все более упорядоченные. Образование этих структур происходит не из-за внешнего воздействия, а за счет внутренней перестройки, поэтому это явление – самоорганизация. Для описания процессов самоорганизации уже нельзя использовать представления линейной термодинамики необратимых процессов, линейными соотношениями Онсагера между обобщенными силами и потоками, т.к. структуры формируются вдали от равновесия. Под действием крупномасштабных флуктуаций возникают моды (коллективные формы движения), между которыми возникает борьба, происходит отбор наиболее устойчивых из них, что приводит к спонтанному возникновению макроскопических структур. Процессы самоорганизации описываются нелинейными уравнениями для макроскопических функций. Зародышем самоорганизации служит "вероятность", упорядоченность возникает через флуктуации, устойчивость через неустойчивость. Самоорганизация, по определению Хакена, - "спонтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей или даже из хаоса. Необходимыми условиями самоорганизации являются:

1. Система должна быть открытой, диссипативной и находиться вдали от термодинамического равновесия.

2. Система должна обладать достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, иметь некоторые критические размеры. В противном случае самоорганизация может не наступить.