2020-08-05
110
Известно, что все реальные системы, от самых малых до самых больших, являются открытыми – они обмениваются энергией и в-вом с окружающей средой и не находятся в состоянии термодинамического равновесия. В подобных системах возможно образование нарастающей упорядоченности, т.е. возможна самоорганизация вещественных систем. Самоорганизацией принято называть природные скачкообразные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности по сравнению с исходным. Критическое состояние характеризуется крайней неустойчивостью, завершающей плавное эволюционной развитие открытой неравновесной системы. Исследования самоорганизации проводятся в трех направлениях: синергетика, термодинамика неравновесных процессов и математическая теория катастроф.
Синергетика изучает связи между элементами структуры, которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических…) благодаря интенсивному обмену в-вом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. Основа синергетики – термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн. Объект изучения синергетики, независимо от его природы, должен удовлетворять трем условиям: открытости, существенной неравновесности и скачкообразному выходу из критического состояния. Открытость – незамкнутость системы, для которой возможен обмен энергией и в-вом с окружающей средой. Существенная неравновесность приводит к критическому состоянию, сопровождающемуся потерей устойчивости системы. В результате скачкообразного выхода из критического состояния образуется качественно новое состояние с более высоким уровнем упорядоченности.
Самоорганизация включает закономерное и случайное в развитии любых открытых систем: плавную эволюцию, ход которой закономерен и детерминирован, и случайный скачок в точке бифуркации (критическая точка, в которой наиболее вероятен переход в новое состояние), определяющей следующий закономерный этап развития. Прямое отношение к концепции самоорганизации имеет математическая точка катастроф, описывающая различные скачкообразные переходы, спонтанные качественные изменения…
Необходимые условия самоорганизации.
Необходимые условия самоорганизации:
Открытость системы (взаимодействие с другими системами, с окружающей средой) Формирование циклических процессов. Принцип колыбели. Самоорганизация не происходит везде, а лишь в отдельных, особо сложных частях. Система должна быть погружена в другую систему, более большую (как бы в колыбели). Нет равноправия. Характер самоорганизации - глобальность деградации и локальность самоорганизации. Достаточно длительный срок. Системе проще ничего не делать, чем что-то делать. Система обычно находится в состоянии динамического равновесия, т.е. проходят какие-то процессы в системе, но в общем она не изменяется. Система должна быть достаточно далека от состояния термодинамического равновесия. Иначе больше вероятность деградации, чем самоорганизации.
Этапы самоорганизации.
Уровни самоорганизации в природе:
Космологический - происхождение вещества из вакуума, появление барионной ассиметрии, разделение различных типов фундаментальных взаимодейтсвий, формирование протонов и нейтронов, формирование атомов водорода и гелия, первичный нуклеосинтез, разделение атомов вещеста и электромагнитного излучения.
Астрофизический - формирование галактик, звезд и планетных систем, звездный нуклеосинтез, образование в космосе простейших молекул вплоть до органических; геофизический - формирование и эволюция литосферы, гидросферы и атмосферы Земли как благоприятного резервуара для появления сложных органических молекул; химический и биохимический - химическая и биохимическая эволюция молекул и молекулярных агрегатов; биологический - биологическая эволюция от появления первых клеток до высших животных и человека, формирование и развитие общего в биосфере; социальный - социальная эволюция как историческое развитие различных форм человеческих сообществ от первобытных племен до современной всемирной цивилизации; психический и интеллектуальный - психическая и интеллектуальная эволюция от появления языка и письменности до современного состояния единой мировой науки.
Система обязательно когда-нибудь находится в состоянии кризиса, когда любая маленькая деталь может привести к непредсказуемым последствиям, гибели системы. Теория катастроф с математической точки зрения. Катастрофа - это когда при малом взаимодействии система уходит от прежнего динамического состояния и переходит в новое состояние. Система должна пережить катастрофу, чтобы самоорганизоваться.
