Самоорганизация в природе

 

Открытие самоорганизации в простейших системах неорганической природы, прежде всего в физике и химии, имеет огромное научное и мировоззренческое значение. Поиск аналогичных процессов самоорганизации в других классах открытых неравновесных систем обещает быть успешным: механизм действия лазера; рост кристаллов; формирование живого организма; динамика популяций; рыночная экономика, в которой хаотичные действия приводят к образованию устойчивых и сложных макроструктур. Все это примеры самоорганизации систем самой разной природы. С позиции самоорганизации становится ясно, что весь окружающий нас мир и Вселенная представляют собой совокупность разнообразных самоорганизующихся процессов, которые служат основой любой эволюции.

Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация как в живой, так и в неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным.

Подводя некоторый итог, перечислим основные положения самоорганизации систем:

– Системы должны быть открытыми, т. е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой.

– Открытая система должна быть диссипативной и находиться достаточно далеко от термодинамического равновесия.

– Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение и усиление порядка через флуктуации. В открытых системах благодаря усилению неравновесности флуктуации со временем возрастают и в конце концов приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и возникновению нового.

– Самоорганизация открытых систем опирается на принцип положительной обратной связи, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а, наоборот, накапливаются и усиливаются, что приводит, в конце концов, к возникновению нового порядка и структуры.

– Система должна быть сложной, обладать достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические размеры. В противном случае самоорганизация (коллективное поведение элементов системы) может не наступить.

Синергетика утверждает, что развитие открытых систем протекает путем нарастающей сложности и упорядоченности. В цикле развития такой системы наблюдается две фазы:

1) период плавного эволюционного развития, с линейными изменениями, подводящими систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию (точке бифуркации);

2) выход из критического состояния скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

Эволюция таких систем носит нелинейный характер, и развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации. Следовательно, случайность – не досадное недоразумение; она встроена в механизм эволюции.

Мы перечислили необходимые, но далеко не достаточные условия для возникновения самоорганизации в различных системах природы. И чем выше в своем эволюционном развитии находится система, тем более сложными и многочисленными будут факторы, которые влияют на ее самоорганизацию.

Выводы:

– При неравновесных условиях в открытой системе за счет внутренних перестроек могут возникнуть упорядоченные структуры. Сами структуры, возникающие в диссипативных системах при неравновесных процессах, И. Пригожин назвал диссипативными.

– Г. Хакен выделил в спонтанном переходе в организации роль коллективных процессов, коллективного действия многих подсистем. Отсюда и название концепции – синергетика. Синергетика изучает механизмы взаимодействия в сложных открытых системах с положительной обратной связью.

– Самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.