Условия возникновения новых стационарных состояний в диссипативных структурах:

1. Система должна быть открытой.

2. Динамические уравнения параметров должны быть нелинейными.

3. Отклонение от положения равновесия должно быть значительным, а параметры должны принимать критические значения.

4. Микроскопические процессы протекают кооперативно или согласованно.

Рассмотрим пример возникновения пространственной структуры под названием «ячейки Бенара».

Ячейки Бенара возникают при критической разности температур, возникающей между верхним и нижним слоями жидкости при ее нагревании (жидкость находится в кювете).

Пока разность температур не достигла критического значения, тепло распространяется путем теплопроводности, поверхность жидкости неподвижна.

Рис. 33. Правильные шестиугольные ячейки на поверхности жидкости (ячейки Бенара)		Рис. 34. Зависимость полного теплового потока J в единицу времени от разности температур

По мере приближения к критическому значению разности температур возникает конвекция (круговорот), и на поверхности жидкости появляются шестиугольные ячейки. Внутри ячейки жидкость движется вверх, а по краям ячейки – вниз.

Появление ячеек является самоорганизованным.

Примером временной структуры является реакция Белоусова–Жаботинского.

Реакция Белоусова–Жаботинского наблюдается в реакционной смеси, состоящей из бромата калия (KBr), броммалоновой кислоты, сульфата церия (Се).

Смесь нужно растворить либо в лимонной, либо в серной кислоте. Окраска раствора через 4 мин изменяется с синего на красный (и наоборот). Это происходит в связи с восстановлением ионов церия:

Се⁺⁴  Се⁺³.

Чередование окраски раствора является самоорганизованным, развивающимся во времени.

Пример пространственно-временной структуры

Гликолитический цикл – усвоение сахара живым организмом.

3.4. Трансформация идей и понятий естествознания в другие науки

Достижения естественных наук способствовали распространению идей и понятий этих наук в другие области знаний, в том числе гуманитарного направления (экономику, психологию, социологию и т.д.).

К числу таких понятий относятся: энтропия, явление самоорганизации (синергетика), обратимые и необратимые процессы, обратные связи, циклы (круговые процессы), волнообразные изменения, эволюционные процессы.

Словарь терминов

Конъюнктура (пер. с англ. связываю, соединяю) – сложившаяся обстановка в какой-либо области. Например, экономическая конъюнктура – конкретное условие воспроизводства какого-либо продукта.

В основе изменения конъюнктуры лежат стихийные факторы. Например, движение цен, ценных бумаг, размеров производства и т.д.

Эволюция (развитие) – представление о медленном, постепенном изменении обязательного прогрессивного характера.

Обратные связи (понятие возникло в биологии).

Обратная связь – воздействие результатов какого-либо процесса на его протекание.

Существует два вида обратной связи: положительная (ПОС) и отрицательная (ООС).

Если интенсивность процесса под действием обратной связи возрастает, то такая связь называется положительной. ПОС может привести к тому, что отклонение от положения равновесия в системе будет возрастать, что в конечном счете приведет к неустойчивому состоянию и выведет систему из данного положения равновесия.

Если интенсивность процесса под действием обратной связи уменьшается, то обратная связь – отрицательная. ООС регулирует состояние системы и, в отличие от ПОС, возвращает ее в равновесное состояние. Пример применения ООС – это автопилот.

Примером действия ПОС И ООС является гомеостаз.

Гомеостатирование – поддерживание постоянными параметров живого организма.

Широкое применение ООС в разнообразных автоматических системах навело Н. Винера на мысль, что ООС является универсальным методом управления в различных системах – и технических, и биологических, и социальных. Будучи первоклассным математиком и обладая обширными знаниями в области физики, техники, физиологии, социологии, Н. Винер объединил разрозненные наблюдения и концепции в единую теорию о процессах управления в машинах и живых организмах. В 1948 году он опубликовал фундаментальную книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Это послужило основой оформления кибернетики как самостоятельной науки. Идеи Винера о сущности информации и энтропии, их роли в организованных системах, привели к созданию теории информации.