Глава 20. Самоорганизация в природе
Человек, ставший сторонником новой парадигмы на раннем этапе развития, должен ... верить в успех этой парадигмы.
Томас Кун
20.1. Парадигма самоорганизации
В настоящее время концепция самоорганизации получает все большее распространение не только в естествознании, но и социально-гуманитарном познании. Поскольку большинство наук изучает процессы эволюции систем, постольку они вынуждены анализировать и механизмы их самоорганизации. Вот почему концепция самоорганизации становится парадигмой исследования обширного класса систем и совершающихся в них процессов и явлений. Обычно под парадигмой в науке подразумевают фундаментальную теорию, которая применяется для объяснения широкого крута явлений, относящихся к соответствующей области исследования. Примерами таких теорий могут служить классическая механика Ньютона или эволюционное учение Дарвина. Сейчас значение понятия парадигмы еще более расширилось, поскольку оно применяется не только к отдельным наукам, но и к междисциплинарным направлениям исследований. Типичными примерами таких междисциплинарных парадигм являются возникшая полвека назад кибернетика и появившаяся четверть века спустя синергетика.
Под самоорганизацией мы понимаем необратимый процесс, приводящий в результате кооперативного действия подсистем к образованию более сложных структур всей системы. Самоорганизация — элементарный процесс эволюции, состоящий из не-
491
ограниченной
последовательности процессов
самоорганизации. Термин "самоорганизация"
используется для обозначения дис-сипативной
самоорганизации, т. е. образования
диссипативных структур. Наряду с
диссипативной самоорганизацией
существуют и другие формы самоорганизации,
такие как консервативная самоорганизация
(образование структур кристаллов,
биополимеров и т. д.) и дисперсионная
самоорганизация (образование солитонных
структур).
Решающее значение для создания теории самоорганизации имели развитие и разработка методологии следующих дисциплин:
термодинамики необратимых процессов в открытых системах;
нелинейной механики, электрофизики и физики лазеров;
химической кинетики сильно неравновесных процессов;
нелинейной динамики популяций и экологии;
нелинейной теории регулирования, кибернетики и системного анализа.
Из приведенного выше перечня отчетливо виден междисциплинарный характер теории самоорганизации.
Для объяснения процессов самоорганизации рассматриваются открытые системы, которые способны обмениваться с окружающей средой веществом, энергией или информацией. Открытая система не может быть равновесной, потому ее функционирование требует непрерывного поступления энергии и вещества из внешней среды, вследствие чего неравновесие в системе усиливается. В конечном итоге прежняя взаимосвязь между элементами системы, т. е. ее прежняя структура, разрушается. Между элементами системы возникают новые согласованные связи. Благодаря этому оказалось возможным развить новую нелинейную и неравновесную термодинамику необратимых процессов, которая стала основой современной концепции самоорганизации. Для более общего и глубокого представления о конкретных механизмах самоорганизации рассмотрим основные понятия и принципы синергетики.
492