Поиск механизмов объяснения порядка и хаоса

О чем бы ни шла речь: о неистовых водных стихиях вихре, смерче, вулканическом извержении земной плазмы, — везде при характеристике хаоса бесспорным является чрезмерный, колоссальный переизбыток энергии. Поэтому при исследовании процессов хаотизации достаточно важным оказывается понимание его энергетической стороны.

В XX в. чуждые лирике физики доказали, что на макроуровне хаос выполняет функции генетического нача-

ла. Бесконечная «пляска» электронов во всем аналогична древнегреческому принципу спонтанного становления. Э. Шредингер, один из создателей квантовой механики, пришел к выводу, что «могущественный порядок точных физических законов возникает из атомной и молекулярной неупорядоченности». Ныне мы знаем, что вдали от равновесия могут спонтанно возникать новые типы структур. В сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса, к порядку. Хаосможет выступать как сверхсложная упорядоченность, а среда, предстающая перед нашим взором совершенно беспорядочным, случайным скоплением элементов, на самом деле включает в себя необходимое для рождения огромное число упорядоченных структур разного типа, сколь угодно сложных и законченных.

Хаос, беспорядок, стихийность, бесструктурность, сто-хастичность, как и порядок,гармония, структура, организация, — понятия достаточно близкие. Беспорядок— Это не только хаос. Хаос— это наличие испорченного порядка. Беспорядок— это такое состояние, когда налицо много вещей, но нет основания отличать одну вещь от другой. Порядокесть не что иное, как различимое отношение совокупности вещей. Говоря о неупорядоченном состоянии, имеют в виду идеал порядка, который в данном случае не реализуется. Случайное распределение — признаки, характеризующие хаосомность.

Оказывается, что высокая чувствительность к начальным условиям, приводящая к хаотическому и непредсказуемому поведению во времени, — это не исключение, а типичное свойство многих систем.

Э. Шредингер характеризует наличие двух механизмов, которые могут производить упорядоченные явления — статистический механизм,создающий порядок из беспорядка, которому следует ПРИРОДА, и новый механизм, создающий порядок из беспорядка, на котором базируется поведение живого вещества. Если система предоставлена сама себе, то она переходит из наименее вероятного состояния к наиболее вероятностному, тенденцией ей будет разупорядочивание, хаотизация. Все, что происходит в косной материи, увеличивает хаос в той части материи, где это происходит.

Живой организм противится переходу к атомарному хаосу. На протяжении своей непродолжительной жизни

но

он проявляет способность поддерживать себя и производить упорядоченные явления. Организм обладает уникальным свойством — концентрировать в себе поток порядка, пить упорядоченность из внешней среды. В мире живого проявляется направленность к положительному приспособительному эффекту.

Работа с информацией в визуализированной форме графических образов открыла перед исследователями фантастический, завораживающий мир структур, скрывающийся за видимым хаотическим поведением окружающего мира, благодаря ЭВМ и компьютерам.

Г. Хакен считает, что существуют одни и те же принципы самоорганизации различных по своей природе систем, от электронов до людей. На их нахождение и направлена синергетика.

Ученые, работающие над проблемой самоорганизации материи, выделяют такую структуру, как аттракторы — притягивающие множества. Они как бы образуют центры, к которым тяготеют элементы. Когда, например, скапливается большое количество народа, почти невозможно пройти мимо и не примкнуть к ним. В обыденной жизни это называется любопытством, а в живом мире это получило название «сползание в точку скопления». Аттракторы притягивают и концентрируют вокруг себя стохастические элементы, которые как бы вбирают в себя хаос, одновременно структурируют Среду, являются участниками созидания порядка (можно вырастить кристаллы, поместив в концентрированный солевой раствор шерстяную нитку).

РОЛЬ ЭНТРОПИИ КАК МЕРЫ ХАОСА

Энтропия,в переводе с греческого, означает превращение. Это понятие впервые было введено в термодинамике для определения меры рассеяния энергии. В теории информации это понятие используется как мера неопределенности, возможность иметь разные исходы. Роль энтропии как меры хаоса стала очевидной после установления связи между механическими и тепловыми явлениями, открытия принципа сохранения энергии и понятия необратимости. Постоянный обмен энергии, лежащий в основе всех процессов, заставляет задумываться как о ее рассеянии, так и о ее источнике.

Ill

Все процессы в природе протекают в направлении увеличения энтропии. Термодинамическому равновесию системы, в которую не поступает энергия извне, соответствует состояние с МАКСИМУМОМ ЭНТРОПИИ. Равновесие, которому соответствует наибольший максимум энтропии, называется абсолютно устойчивым. Таким образом, увеличение энтропии системы означает переход в состояние, имеющее большую вероятность. Необратимые процессы протекают самопроизвольно до тех пор, пока система не достигнет состояния, которому соответствует наибольшая вероятность, а энтропия при этом достигает своего максимума.

Энтропия характеризует вероятность, с которой устанавливается то или иное состояние, и является мерой хаотичности или необратимости. Это мера беспорядка в системах атомов, электронов, фотонов и других частиц. Чем больше порядка, тем меньше энтропия. Деградация качества энергии означает увеличение беспорядка в расположении атомов и в характере электромагнитного поля внутри системы. То есть все процессы, «пущенные на самотек», всегда протекают так, что их беспорядок увеличивается.

ПОРЯДОК

Натурфилософская версия тяготела к двум возможным подходам в объяснении порядка: математизированному и организмическому.