Кафедра нанотехнологий, общей и прикладной физики

Доклад по дисциплине

«Концепции современного естествознания»
 на тему: «Теория самоорганизации: предпосылки возникновения, основные постулаты. Самоорганизация, симметрия и асимметрия в живой и неживой природе»

Подготовила студентка
1 курса Павлова Тапталина из группы ГУ-91б

Проверила преподаватель кафедры НТОиПФ
Рослякова Л.И.

                                          Курск,2020

В классической науке XIX в. господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию (в энергетическом смысле это и означало хаос). Такой взгляд на вещи сформировался под воздействием представлений равновесной термодинамики, науки, занимающейся процессами взаимопревращения различных видов энергии. Установлено, что взаимное превращение тепла и работы неравнозначно: работа может полностью превратиться в тепло трением или другими способами, а вот тепло полностью превратить в работу принципиально невозможно. Следовательно, во взаимопереходах одних видов энергии в другие существует определенная самой природой направленность. Знаменитое второе начало (закон) термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса — о том, что теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему.

В термодинамику было введено понятие энтропии, под которой понимается мера беспорядка системы. Более точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид: при самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает. Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно хаосу (чем больше степень энтропии в системе, тем меньше степень порядка).
Единственным «укором» термодинамике служила дарвиновская теория эволюции, согласно которой процесс развития растительного и животного мира характеризуется непрерывным усложнением, нарастанием высоты организации и порядка. Живая природа стремится прочь от термодинамического равновесия и хаоса.
Так обнаружилась «нестыковка» законов развития живой и неживой природы. Стало ясно, что для сохранения непротиворечивости общей картины мира необходимо постулировать наличие у материи в целом не только разрушительной, но и созидательной тенденции. Материя способна осуществлять работу и против термодинамического равновесия, самоорганизовываться и самоусложняться.

Постулат о способности материи к саморазвитию был введен в философию в античные времена, тогда как его необходимость в фундаментальных естественных науках стала осознаваться лишь в последнее время. Таким образом сформировались предпосылки для возникновения теории самоорганизации.

Понятие самоорганизации находится в центре современных представлений об эволюционных процессах. И.Пригожин одним из первых установил, что системы, предоставленные сами себе, могут уменьшать энтропию вопреки всем ранее известным представлениям. Ю. Антоногов писал, что в природе есть закон, отражающий антиэнтропийное движение и, вероятно, возможен еще один закон перехода вещества в организацию.
Теперь все шире признается, что самоорганизация — фундаментальный процесс природы. Установлено, что существуют взаимосвязанные и взаимообусловленные материальные объекты с равновесной и неравновесной структурной организацией вещества. Одни из них образуются в ходе процесса, стремящегося к равновесию, другие — в ходе процесса, стремящегося к неравновесию. Главной особенностью процесса самоорганизации является его антиэнтропийная направленность.

Термин «самоорганизация» стал применяться для обозначения естественных антиэнтропийных процессов упорядочения, имеющих иную природу, чем процесс равновесной организации (например, кристаллизации), хотя долгое время считалось, что нарушения второго закона термодинамики возможны лишь при сознательном вмешательстве человека.

Основные постулаты теории самоорганизации, автором которой является Илья Пригожин, лауреат Нобелевской премии по химии.

1. В социальных, экономических и других системах порядок может быть равновесным и неравновесным. Равновесный порядок означает, что параметры системы одинаковы с параметрами внешней среды. При неравновесном порядке они различны. Неравновесный порядок существует только при подаче энергии извне. Например, для существования человека как системы необходимы пища, вода, воздух, определенная температура, влажность и др. Равновесный порядок — полная гармония человека со средой — наступает только тогда, когда человеку уже ничего не нужно, т.е. когда он умер. Социальная организация, действующая в условиях неопределенности, представляет собой пример неравновесного порядка.

 2. Обратимость (возврат к ранее «пережитым» системой состояниям) и жесткий детерминизм (однозначная зависимость следствия от причины) возможны только в простых случаях. Необратимость и случайность — общее правило существования всех систем. Самоорганизация — это возникновение сложной структуры в хаотической среде благодаря флуктуациям (случайным отклонениям). Без случайного невозможно появление нового. Пример: термитник, в котором случайно образуется большая плотность комочков, пропитанных гормонами, которая начинает привлекать большее число термитов.

3. Все системы не линейны, т.е. чувствительны к начальным условиям. Вследствие нелинейности сложно получать прогнозы развития систем. Например, в социальных системах схожие воздействия (причины) не вызывают похожие следствия. Два университета, расположенные в одном регионе и специализирующиеся на выпуске специалистов одинакового профиля, могут иметь различные показатели качества подготовки (по отзывам работодателей) и различный конкурс на бюджетные места.

 4.  Историю можно рассматривать как последовательность бифуркаций, при которых развитие общества становится неустойчивым и распадается на множество новых траекторий. Сейчас человечество вошло в эру сетевого общества, в котором люди связаны между собой так, как никогда ранее. По мнению некоторых ученых-социологов, общество будущего — это большой иерархически организованный муравейник, в котором свобода выбора каждого человека ограничена (несмотря на кажущееся состояние свободы).

5.  В качестве механизма самоорганизации выступает рыночный порядок. «Рынок» природы — универсальный механизм отбора. Экономический рынок — частный случай природного «рынка», в котором происходит организация, отбраковка «вещества». Рынок — нс изобретение человека, а лишь форма самоорганизации всех материальных систем. Разум человека на определенном этапе вмешивается в механизм самоорганизации. Человеку дано предвидеть опасности, которые могут ожидать его в ближайшем будущем. В результате формулируется некоторая система правил, норм и ограничений (в экономике — матрица институтов), которые могут повысить порядок и степень предсказуемости.

Симметрия и асимметрия являются объективными свойствами природы, одними из фундаментальных в современном естествознании.
Симметрия – это понятие, отражающее существующий в природе порядок, пропорциональность и соразмерность между элементами какой-либо системы или объекта природы, упорядоченность, равновесие системы, устойчивость, то есть некий элемент гармонии.
Асимметрия – понятие, противоположное симметрии, отражающее разупорядочение системы, нарушение равновесия, что связано с изменением и развитием системы.
Из определений симметрии и асимметрии следует, что развивающаяся динамическая система должна быть обязательно несимметричной и неравновесной.