Основные свойства самоорганизующихся систем
Открытые системы
Основным понятием термодинамики является понятие энтропии как меры способности теплоты к превращению. Энтропия характеризует меру внутренней неупорядоченности системы. Она свойственна изолированным, то есть закрытым системам, находящимся в тепловом равновесии с окружающей средой. По отношению к закрытым системам были сформулированы и два закона (начала) термодинамики.
Качественное отличие закрытой (замкнутой) системы от открытой в том, что в первой тоже может сохраняться неравновесная ситуация, однако до тех пор, покуда система за счет своих внутренних процессов не достигнет равновесия, при котором энтропия будет максимальной. Иное дело в открытых системах, которые обмениваются энергией с окружающей средой. Здесь за счет прихода энергии извне могут возникать диссипативные структуры с гораздо меньшей энтропией. Иначе говоря, система, самоорганизуясь в новом стационарном состоянии, уменьшает свою энтропию, она как бы «сбрасывает» ее избыток, возрастающий за счет внутренних процессов, в окружающую среду. В живых организмах это происходит за счет дыхания, экскреции. Открытая система как бы «питается» отрицательной энтропией (негэнтропией), выбрасывая наружу положительную. При этом возникают новые устойчивые неравновесные, но близкие к равновесию состояния. При таком неравновесии рассеивание энергии минимально и интенсивность роста энтропии оказывается меньше, чем в других близких состояниях. Здесь имеет место принцип производства минимума энтропии. Открытые системы – это необратимые системы. Для них весьма важен фактор времени.
Основные понятия:
синергетика, хаос, порядок, самоорганизация, хаос, флуктуация, бифуркация, энтропия, вероятность.
Вопросы для самоконтроля и проверки:
1. Какие условия являются необходимыми для установления в системе порядка в результате самоорганизации?
2. Что такое энтропия? В каких системах она возрастает и что это означает с точки зрения порядка и беспорядка?
3. Что такое флуктуация?
4. Что такое бифуркация?
Список рекомендуемой литературы:
1. Хакен П. Синергетика. – М., «Наука», 1972.
2. Концепции современного естествознания/Под ред. Л.А.Михайлова. – СПб, «Питер», 2007.