2.Порядок и беспорядок в природе; хаос.

Впервые с хаосом в научном смысле столкнулись в броуновском движении –беспорядочном движении твердых частиц, находящихся в жидкости.

Под хаосом понимается отсутствие корреляции (взаимосвязи) процесса, его неупорядо­ченности.

Броуновское движение было объяснено в молекулярно-кинетической теории (МКТ), легло в ее основу и развито Больцманом и Максвеллом. Оно было распространено на механические свойства частиц, характеризующихся обобщен­ными параметрами — давлением, температурой, среднеквадра­тичной скоростью в отличие от конкретных составляющих, имеющих только три характеристики в микромасштабах — мгновенную скорость, координаты и массы покоя. Такая идея устранила противоречия между механикой и термодинамикой, положила начало статистической механике, совместила обра­тимость процессов (возврат к исходным параметрам) и необра­тимость роста энтропии. Планк перенес эту идею на объяснение естественного теплового излучения как процесса квантового характера, что обосновало законы фотоэффекта и ряд других, не укладывающихся в классическую электродинамику.

Наука о "хаосе" начала формироваться с середины 60-х гг. XX в., после введения понятия "порядок Шарковского". В 1963 г Э. Лоренц заметил также, что чувствительность к начальным данным ведет к хаосу: динамический хаос есть непериодичес­кое движение в детерминированных системах (то есть в таких, где будущее однозначно определяется прошлым), имеющих го­ризонт прогноза. При этом объекты, поведение которых нельзя предсказать на достаточно большие времена (необязательно на уровне микромира, на котором квантовая механика дает веро­ятностное описание Вселенной), могут быть очень простыми (например, игрушечные системы с магнитиками).

Таким образом, в простых динамических системах с неболь­шим числом степеней свободы возможны случайные явления, от которых нельзя избавиться путем уточнения начальных ус­ловий и исчерпывающим описанием воздействия на систему. Это нелинейные колебательные механические и электрические системы. Получается парадокс: система подчиняется однознач­ным динамическим законам и совершает непредсказуемые дви­жения.

Компьютерные эксперименты сделали реальностью проро­чество А. Пуанкаре, заключающееся в том, что в будущем мож­но будет предсказывать новые физические явления исходя из общей математической структуры описывающих эти явления уравнений. Компьютерные эксперименты сделали это реально­стью.

Близко к понятию хаоса — понятие катастрофы — скач­кообразное изменение, которое может возникнуть в ответ на плавное изменение внешних условий- Для системы это означа­ет потерю устойчивости.

Опасность ле­жит между динамикой и привносимой извне случайностью — на кромке хаоса. Это стало основой теории самоорганизован­ной критичности. Среди ее приложений — поведение фондо­вых рынков, биологическая эволюция, землетрясения, движение по автобанам, график сообщения через компьютерные сети и многое другое.

Работа с информацией, основанная на компьютерных техно­логиях (глобальных телекоммуникациях), — главное направле­ние управления рисками,

Природа хаоса по логике исключает возможность управле­ния им. Однако неустойчивость хаотических систем делает их чрезвычайно чувствительными к управлению, чутко реагирующими на внешние воздействия, сохраняя тип движения. Хаоти­ческая динамика является характерным типом поведения для жизненно важных подсистем живых организмов (например, сер­дечная деятельностъ).

Дальнейшее развитие теории хаоса связано с объяснением путей самоорганизации систем, биологической эволюции, все­ми направлениями информационных технологий, становлени­ем синергетики и др.

Хаос существует не только в классическом макромире, но проникает и на микроуровень, образуя «квантовый хаос»' с ана­логиями в теории чисел. При этом квантовая механика по прин­ципу соответствия Бора переходит в классическую в предельном случае объектов с размерами, большими атомных, поэтому силь­но возбужденные атомы должны проявлять хаотическое пове­дение.

Хаос более присущ организации движения материи на всех ее структурных- уровнях, чем порядок: начиная от полевого движения микрочастиц и россыпей небесных тел в мегамире и за­канчивая повелением тех же частиц в микромире (неопределенносгь поведения электрона в атоме). На этот эффект ие раз обращали внимание и ученые (Л. Больцман, В. Гейзенберг, М. Планк и др.). Примерами могут служить броуновское движение и движение песчаных масс в пустыни., рассредоточе­ние геологических пород и рельеф местности планет, движе­ние воздушных масс и неупорядоченность биологических существ и т, д. Их организованность можно предсказать лишь с определенной долей вероятности.

Порядок можно наблюдать в основном в отдельно взятых локальных замкнутых областях или системах;. Но это, как пра­вило, временные явления, до первого возмущения извне. По­этому большинство теорий основано на условных допущениях или идеальном совпадении условий