8.4. Самоорганизация в живой и неживой природе

На основе данных археологии, палеонтологии и антропологии Ч. Дарвин, как известно, доказал, что все многообразие живых организмов сформировалось в процессе длительной эволюции из более примитивных форм. Дальнейшее развитие генетики полностью подтвердило основные положения учения Ч. Дарвина о естественном отборе как основном механизме развития мира животных и растений.

Естественный отбор в природе обеспечивает протекание процесса эволюции в определенном направлении, а именно: в направлении все большего разнообразия и усложнения всех форм живой материи, от простейших до самых высокоорганизованных, включая человека.

В последнее время все большее внимание ученых привлекает концепция саморазвития в неживой природе. На сегодняшний день известно уже множество случаев саморазвития и эволюции природных систем, когда беспорядочное поведение системы вдруг обретает порядок.

Из хаотического теплового движения молекул «вдруг» возникают турбулентные вихри, из неупорядоченных движений атомов и молекул в атмосфере – коллективно направленное движение воздуха — ураганы. Из скоплений лишенного структуры, достаточно простого по своему составу межзвездного вещества, состоящего из водорода и гелия, рождаются звезды, в недрах которых образуются более сложные химические элементы и т.д.

Такое поведение систем находит объяснение в рамках принципиально нового направления теоретической физики – нелинейной, неравновесной термодинамики. Более подробно эти вопросы рассмотрены в § 8.2.

Современная теория нелинейных динамических систем объясняет механизмы, лежащие в основе творчества природы и приводящие от беспорядка к порядку. Происходит все более глубокое осознание таких свойств материи, когда при определенных условиях в системе, состоящей из хаотично расположенных неупорядоченных частей, возникает новая структура, обладающая определенным временным или пространственным порядком. Примером самоорганизации служат диссипативные структуры, в частности, возникающие в химической реакции Белоусова—Жаботинского или вихри в ячейках Бенара.

После открытия законов самоорганизации самоупорядоченных сложных систем можно рассматривать как фундаментальное свойство природы.

Самоорганизация Вселенной

Еще менее ста лет назад в науке господствовала точка зрения об однородной, стационарной, бесконечной во времени и в пространстве Вселенной. Однако после создания А. Эйнштейном общей теории относительности и работ А. Фридмана в конце 20-х гг. прошлого столетия стала утверждаться модель нестационарной Вселенной. Вскоре Э. Хабблом было экспериментально доказано, что Вселенная находится в состоянии расширения.

Дальнейший существенный прогресс в космологии и астрофизике, как это ни парадоксально, произошел в результате огромного прорыва в области исследования атомного ядра и физики элементар­ных частиц. Квантовая природа законов ядерной физики привела к открытию принципиально новых квантовых состояний материи и установлению взаимного превращения различных форм материи друг в друга. В частности, аннигиляция – превращение частиц вещества (электронов – позитронов, частиц — античастиц) в кванты полей, с одной стороны, и, напротив, рождение парами частиц вещества – антивещества в результате взаимодействия квантов поля, с другой.

Развитие ядерной физики позволило совершенно с иных позиций подойти к рассмотрению вопроса о происхождении Вселенной.

С середины прошлого века в космологии стала утверждаться идея так называемой «горячей», расширяющейся Вселенной.

В последующие годы был получен целый ряд новых экспериментальных подтверждений данной точки зрения в астрофизике. Прежде всего, одним из экспериментальных подтверждений стало открытие в 60-х гг. XX в. так называемого реликтового излучения – веский аргумент в пользу того, что наша Вселенная имела начало и историю своего эволюционного развития.

Согласно современной теории, Вселенная образовалась 15–20 млрд. лет назад из единственного существовавшего в то время вида материи – определенного квантового состояния поля – «физического вакуума». В результате флуктуации этого поля образовались первые частицы будущего материального мира – электроны, протоны, фотоны, нейтрино. Дальнейшая эволюция первичных компонентов материи привела через звездообразование к появлению существующих химических элементов и всего того материального мира, который сформировался к настоящему времени на различных уровнях организации материи.