або закони класичної термодинаміки, серед яких найважливішу роль відіграє закон ентропії. Поняття ентропії характеризує ту частину повної енергії системи, яка не може бути використана для виробництва роботи. Тому на відміну від вільної енергії вона являє собою деградовану, відпрацьовану енергію. Якщо позначити вільну енергію через F, ентропію - S, то повна енергія системи Е буде дорівнює:
=F + ST,
де Т - абсолютна температура за Кельвіном.
Згідно з другим законом термодинаміки, ентропія в замкнутій системі постійно зростає і в кінцевому рахунку прагне до свого максимального значення. Отже, по мірі зростання ентропії можна судити про еволюцію замкнутої системи, а тим самим і про час її зміни. Так уперше в фізичну науку були введені поняття часу й еволюції, пов'язані зі зміною систем. Але поняття еволюції в класичній термодинаміці, як ми вже зазначали вище, розглядається зовсім інакше, ніж в загальноприйнятому сенсі. Це стало цілком очевидним після того, коли німецький вчений Л.Больцман (1844-1906) став інтерпретувати ентропію як міру безладдя в системі. Таким чином, другий закон можна було тепер сформулювати так: замкнута система, надана сама собі, прагне до досягнення найбільш ймовірного стану, що полягає в її максимальної дезорганізації.
Тим часом класична термодинаміка саме на них якраз і спиралася і тому розглядала, наприклад, частково відкриті системи або знаходяться поблизу від точки термодинамічної рівноваги як вироджені випадки ізольованих рівноважних систем. Очевидно, що для пояснення процесів самоорганізації необхідно було ввести нові поняття і принципи, які б адекватно описували реальні процеси самоорганізації, що відбуваються в природі і суспільстві.
Найбільш фундаментальним з них, як ми вже знаємо, є поняття відкритої системи, яка здатна обмінюватися з навколишнім середовищем речовиною, енергією або інформацією. Оскільки між речовиною та енергією існує взаємозв'язок, остільки можна сказати, що система в ході своєї еволюції виробляє ентропію, яка, однак, не накопичується в ній, а віддаляється і розсіюється в навколишньому середовищі. Замість неї з середовища надходить свіжа енергія і саме внаслідок такого безперервного обміну ентропія системи може не зростати, а залишатися незмінною або навіть зменшуватися. Звідси стає зрозумілим, що відкрита система не може бути рівноважної, тому її функціонування вимагає безперервного надходження енергії і речовини із зовнішнього середовища, внаслідок чого нерівновага в системі посилюється. Зрештою колишня взаємозв'язок між елементами системи, т. Е. Її колишня структура, руйнується. Між елементами системи виникають нові когерентні, або погоджені, відносини, які призводять до кооперативним процесів і до колективному поведінці її елементів. Так схематично можуть бути описані процеси самоорганізації у відкритих системах, які пов'язані з диссипацией, або розсіюванням, ентропії в навколишнє середовище.
Існують також випадки самоорганізації іншого типу, в яких перехід до нових структурам не пов'язаний з диссипацией. Наприклад, збільшуючи напір води шляхом відкриття водопровідного крана, ми можемо спостерігати перехід від плавного ламінарного течії рідини до бурхливого турбулентному. Іноді спостерігаються навіть випадки, коли виникнення нових структур відбувається за рахунок збільшення ентропії самої системи. Так відбувається, наприклад, процес утворення кристалів з рідини, сніжних пластівців і біологічних мембран.
Проте в даний час найбільший інтерес і основне значення набувають, звичайно, дисипативні структури. Як зразок для побудови теоретичної моделі таких структур, названого брюсселятора, послужили, як ми вже відзначали, специфічні хімічні реакції, вивчені нашими вченими Б. Білоусовим та А Жаботинським. Такі реакції супроводжуються утворенням особливих просторових структур і відбуваються за рахунок надходження нових хімічних реагентів і видалення продуктів реакції. Важливою їх особливістю є також присутність каталізаторів, які сприяють прискоренню ходу реакції.
. Самоорганізація - джерело і основа еволюції систем
В існуючих теоріях еволюції основна увага зверталася на вплив навколишнього середовища на систему. Саме у зміні або ж виникнення нових факторів середовища бачили в минулому головну рушійну силу еволюції. Навіть у дарвінівської теорії походження нових видів рослин і тварин шляхом природного відбору головний акцент робився на середу, яка виступала в якості визначального фактора адаптації живих систем до мінливих умов їхнього існування. Не підлягає сумніву, що зовнішні умови, середа проживання чинять величезний вплив на еволюцію, але цей вплив не меншою мірою залежить також від самої системи, її стану і внутрішньої схильності.
З погляду парадигми ...
