Действительно ли все необратимо?

И. Пригожин [2-4] и В. Эбелинг [5], говоря о процессах самоорганизации и образования новых структур, подчеркивают главенствующую роль необратимости, считая ее необходимым условием этих процессов. В настоящее время по-разному трактуется понятие необратимости. Поэтому дадим определение обратимым (необратимым) процессам: процесс, происходящий в системе под воздействием тех или иных факторов, следует считать обратимым (необратимым), если при прекращении воздействия этих факторов процесс прекращается и система возвращается (не возвращается) в свое первоначальное состояние.*

С точки зрения данного выше определения во всех приведенных в [1-6] физических примерах (работа лазера, поведение ферромагнетика, турбулентность, ячейки Бенара) на макроуровне процессы - обратимые. Например, лазер при номинальном напряжении питания излучает когерентно. При отключении питания лазер возвращается в первоначальное состояние. Можно многократно повторять этот процесс, и он будет воспроизводиться. Аналогично для ячеек Бенара, которые возникают в слое жидкости при определенном перепаде температуры между верхней и нижней поверхностями и исчезают при уменьшении этого перепада. Обратимым является и поведение ферромагнетиков, которые при нагревании теряют намагниченность, но при охлаждении она снова проявляется. Движение жидкости становится турбулентным каждый раз, когда число Рейнольдса больше 104 [10].

При снижении числа Рейнольдса движение снова становится ламинарным. Таким образом, утверждение о главенствующей роли необратимости в процессах самоорганизации на макроуровне не подтверждается. На микроуровне рассмотренные процессы действительно необратимы. Нельзя каждую молекулу ячейки Бенара вернуть в ее исходное состояние. И если можно вернуть состояние жидкости из турбулентного в ламинарное (или наоборот), то вернуть в исходное состояние все молекулы жидкости не представляется возможным. И здесь прав древнегреческий мудрец, сказавший, что нельзя дважды войти в одну и ту же воду. Но с этой позиции рассуждения об обратимости и необратимости процессов теряют смысл, т.к. все они в этом случае необратимы.

В закрытых системах процессы, связанные с выравниванием потенциалов, например, за счет теплопроводности и диффузии, подчиняются второму закону термодинамики и являются необратимыми. Если система открыта, то указанные процессы могут стать обратимыми. В качестве примера представим себе объект с определенным перепадом температуры. В закрытой системе этот перепад в соответствии с законом Фурье стремится к нулю. Но, если подключить к этому объекту термоэлектрическую батарею (внешняя часть открытой системы), то можно восстановить первоначальный перепад температуры, сделав изменение распределения температуры в объекте обратимым.

Таким образом, утверждение о главенствующей роли необратимости в процессах самоорганизации на макроуровне не подтверждается. С другой стороны в природе можно наблюдать необратимые процессы. Это некоторые химические реакции и физические процессы. В качестве примера можно привести получение искусственных алмазов из графита при высоких температуре и давлении. В биологии процессы развития организма необратимы (старик не может снова стать ребенком, нельзя повернуть вспять процесс развития плода у беременной женщины и др.). С другой стороны некоторые процессы, которые мы относим к заболеваниям, до определенной стадии обратимы. Подводя итог рассуждениям, можно сказать, что синергетические процессы могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Это связано с природой конкретного процесса, но не является условием и причиной самоорганизации.