Концепция самоорганизации

Наряду с другими формами катализа особое значение здесь приобрело явление автокатализа, которое основано на использовании продуктов реакции как катализаторов для ускорения реагирования вновь поступающих веществ. Поэтому многие исследователи не без оснований считают важнейшим условием перехода от химической формы движения материи к жизни эволюцию каталитических систем. Так, проф. МГУ А. П. Руденко рассматривает химическую эволюцию как процесс саморазвития и самоорганизации открытых каталитических систем. Такие системы являются открытыми, поскольку их функционирование основано на постоянном притоке новой энергии и выводе готовых продуктов. Основным источником энергии является базисная химическая реакция, которая служит для совершения полезной работы, направленной против равновесия, а также самоорганизации каталитических систем.

В конкуренции этих систем преимущество получает та из них, которая развивается на основе реакции с большим выделением тепла. С наибольшей вероятностью и скоростью реализуются при этом наиболее прогрессивные пути развития каталитических систем, связанные с максимальным ростом их активности. Благодаря возникновению автокатализа происходит самоускорение базисной реакции, которое на определенном этапе будет сдерживаться постоянным уровнем температуры в системе. Возникает первый кинетический предел, который преодолевается за счет превращения отдельных каталитических центров, которые раньше осуществляли один цикл, в центр функциональных циклов.

В дальнейшем развитии предбиотической стадии скорость реакции может сдерживаться концентрацией реагирующих веществ, и тогда появится второй кинетический предел. Этот предел преодолевается пространственным дублированием сложных каталитических систем, их разъединением и дальнейшим самостоятельным существованием. Самовоспроизведение и дубликация системы означают уже переход от химической эволюции к биологической. С появлением второго кинетического предела, таким образом, кончается химическая эволюция и начинается новая, биологическая эволюция.

Следует, однако, отметить, что в изложенной концепции А. П. Руденко главное внимание обращается на эволюцию каталитических систем. Но предбиотическая эволюция не могла осуществиться без отбора тех химических элементов и их соединений, которые сыграли решающую роль в самоорганизации процессов вместе с катал и тическими системами, являющимися необходимым условием их возникновения и значительно ускорившими эволюционные процессы.

Итак, концепция самоорганизации в настоящее время приобретает все большее значения, становясь парадигмой исследования обширного класса систем и процессов, происходящих в них. В 70-х годах 20-го века возникла новая наука — синергетика, механизмы самоорганизации и развития. Областью ее исследований является изучение эволюции различных структур, относительная устойчивость которых поддерживается благодаря притоку энергии и вещества извне. В основе синергетики лежит, среди прочих, важное утверждение о том, что материальные системы могут быть закрытыми и закрытыми, равновесными и неравновесными, устойчивыми и неустойчивыми, линейными и нелинейными, статическими и динамическими. Принципиальная же возможность процессов самоорганизации обусловлена тем, что в целом все живые и неживые, природные и общественные системы являются открытыми, неравновесными, нелинейными.

Самоорганизация в открытых неравновесных системах

Согласно И. Пригожину самоорганизация может наблюдаться только в системах, имеющих флюктуации, склонные к разрастанию. Под воздействием флюктуаций возрастает неустойчивость системы, что может привести к бифуркации.

Область науки, исследующая самоорганизацию в сложных открытых неравновесных системах, называется синергетикой (от греч. syn — вместе; crqta — работа). Синергетика трактует процесс возникновения порядка из хаоса как результат самоорганизации материи на основе случайного поиска. Этот процесс составляет сущность эволюции Вселенной. Как объясняется данный процесс современной наукой (синергетикой)

7?

1. Для этого система должна быть открытой, потому что закрытая, изолированная система в соответствии со вторым законом термодинамики в конечном итоге должна прийти в состояние, характеризуемое максимальным беспорядком или дезорганизацией.

2. Открытая система (неизолированная, не имеющая постоянной энергии) должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия (т.е. Т1 = Т2), то она обладает максимальной энтропией и поэтому не способна к какой — либо организации. Если же система расположена вблизи или не далеко от точки равновесия, то со временем она приблизится к ней и в конце концов придет в состояние полной дезорганизации. Например, кусок льда, помещенный в морозильник холодильника, где температуры льда и среды камеры, окружающей лед, равны, будет длительное время оставаться твердым телом. Если же тот же кусок льда поместить в нижнюю часть холодильника, где температуры окружающей среды и льда не одинаковы, то лед, растаяв, превратится в жидкость, а потом — в газ (пар). Таким образом, имеет место процесс перехода от порядка к беспорядку, от организации структуры льда к самоорганизации газа.

3. Отклонения в изолированных системах (флуктуации) подавляют и ликвидируются самими системами. Однако в открытых системах благодаря усилению неравновестности эти отклонения со временем возрастают и в конце концов приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и возникновению нового порядка. Таким образом, появление нового в мире всегда связано с действием случайных факторов.

4. Для понимания самоорганизации следует обратиться к принципу положительной обратной связи, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а усиливаются, что приводит в конце концов к возникновению нового порядка и структуры.

5. Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, имеющих некоторые критические размеры. В противном случае эффекты от взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации.

Заключение

Общая диалектическая идея саморазвития материального мира получала свою эмпирическую и теоретическую конкретизацию постепенно. Причем «сверху вниз»: от высших форм движения материи — к низшим. Сначала тенденцию самопроизвольного нарастания сложности и порядка обнаружили в обществе (просветители, Гегель, Маркс), затем ту же закономерность зафиксировали в живой природе (Ламарк, Дарвин). И только в XX в. ту же способность признали и за всем остальным материальным миром, начиная с элементарных частиц и заканчивая Метагалактикой, или Вселенной в целом.

Самоорганизация — это свойство, способность социальных, социальноВозникновение синергетики связано, в основном, с именами И. Пригожина — бельгийского физика и химика И. Пригожина, лауреата Нобелевской премии 1977 г., немецкого физика Г. Хакена, другого немецкого ученого М. Эйгена (вспомним его гиперциклы), а также наших отечественных ученых Б. Белоусова и Жаботинского.

И.Пригожин, разрабатывая современную термодинамику необратимых процессов (неравновесную термодинамику) открыл явление образования упорядоченных структур из хаотического, неупорядоченного состояния системы, т. е. самоорганизацию и сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии. К своим идеям он пришел, анализируя специфические химические реакции, которые впервые экспериментально были изучены Б. Белоусовым и А. Жаботинским. И. Пригожин со своими сотрудниками И. Стенгерс, Г. Николисом построили математическую модель таких реакций, а также показали, что в сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса к порядку, организованности.

Г. Хакен, изучая процессы самоорганизации, происходящие в лазере, назвал новое направление исследований синергетикой, что в переводе с греческого означает совместное действие, или взаимодействие, и хорошо передает смысл и цель нового подхода к изучению явлений.

М.Эйген доказал, что открытый Ч. Дарвином принцип отбора справедлив и на микроуровне, а генезиз (происхождение жизни есть результат процесса отбора, происходящего на молекулярном уровне. Он показал, что сложные органические структуры с адаптационными характеристиками возникают благодаря эволюционному процессу отбора на основе автокатализа.

Греков М.Д. КСЕ. Москва:"Дело". -2007.-509 с.

Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. Москва: «АСТ». — 2006. 512 с.

Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. Москва: «ЮНИТИ». — 2000. 170 с.

Хакен Г. Синергетика как мост между естественными и социальными науками. Москва: «Альянс». -2007. 399 с.

Аванов Сергей. Самоорганизация и эволюция химических систем // Журнал «Natural sciences» от 09.

01.2008 г.

Степин Вячеслав. Новая научная картина мира… Теперь одна на всех? Журналу «Знание — сила» № 1/06

Principles of the Self-Organizing Dynamic System", Journal of General Psychology, v. 37. 599 р.

Principles of the Self-Organizing Dynamic System", Journal of General Psychology, v. 37, 599 р., p. 125—128.

2 Хакен Г. Синергетика как мост между естественными и социальными науками. Москва: «Альянс». -2007. 399 с., с. 29

3 Греков М. Д. КСЕ. Москва:"Дело". -2007.-509 с., с. 473

4 Степин Вячеслав. Новая научная картина мира… Теперь одна на всех? Журналу «Знание — сила» № 1/06

5 Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. Москва: «ЮНИТИ». — 2000. 170 с., с. 65−72

6 Аванов Сергей. Самоорганизация и эволюция химических систем // Журнал «Natural sciences» от 09.

01.2008 г.

7 Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. Москва: «АСТ». — 2006. 512 с., с. 138