Условия, необходимые для возникновения самоорганизации

Кооперативное поведение в диссипативных системах.

Условия, вызывающие появление новой структуры, способствуют кооперативному поведению микропроцессов системы (в противоположность обычной тенденции к хаотическому поведению). При термодинамическом равновесии вероятность того, что макроскопическое число молекул организуется в регулярный поток, пренебрежимо мала. Система может образовывать упорядоченные структуры только вследствие того, что внешние ограничители (градиент температуры) удерживают систему вдали от равновесия. Проявляется новый принцип упорядочения, несводимый к больцмановскому принципу хаотизации. Самоорганизация в системе связана с формированием структуры более сложной, чем первоначальная.

1. Система должна быть открытой, потому что закрытая система должна придти в конечном итоге в беспорядочное состояние.

2. Открытая система должна находиться достаточно далеко от температуры термодинамического равновесия. Если она находится в точке равновесия, то она обладает максимальной энтропией и не способна к организации.

3. Система должна быть неравновесной.

4. Система должна быть нелинейной (ее поведение описывается нелинейным уравнением)

Для закрытых систем упорядочивающим принципом является эволюция в сторону увеличения их энтропии и усиления беспорядка, для открытых порядок возникает и усиливается через флуктуации (случайные отклонения системы от некоторого среднего положения). Эти отклонения со временем возрастают и в конце концов приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и возникновению нового. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то становится ясно, что появление в мире нового всегда связано с действием случайных факторов.

5. Принцип отрицательной обратной связи лежит в основе сохранения динамического равновесия систем. Для самоорганизации необходим принцип положительной обратной связи, когда изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а наоборот, накапливаются и усиливаются, что приводит к возникновению нового порядка.

6. Процессы самоорганизации сопровождаются нарушением симметрии (для описания необратимых процессов потребовался отказ от симметрии времени).

7. Система должна обладать достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, имеющих некоторые критические размеры.

Перечисленные условия являются необходимыми, но не достаточными для возникновения самоорганизации в различных системах природы.

Дата добавления: 2014-01-03