7.3 Характеристики самоорганизующихся систем

Основные свойства самоорганизующихся систем: открытость, нелинейность, диссипативность. Теория самоорганизации имеет дело с открытыми, нелинейными, диссипативными системами, далекими от равновесия.

Открытые системы – это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне вещества, энергии и информации. Постоянный приток вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных состояний в противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся ( в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию. Открытые системы – это системы необратимые. В них важным оказывается фактор времени. В открытых системах ключевую роль – наряду с закономерным и необходимым – могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной, что существовавшая организация разрушается.

Большинство систем во Вселенной имеют открытый характер, поэтому во Вселенной доминируют не стабильность и равновесия, а неустойчивость, неравновесность. Неравновесность порождает избирательность системы, ее необычные реакции на внешнее воздействие среды. Некоторые более слабые воздействия могут оказывать большее влияние на эволюцию системы, чем более сильные, но не адекватные собственным тенденциям системы. На нелинейные системы не распространяются принципы суперпозиции: здесь возможны случаи, когда суммарное воздействие причин А и В вызывают эффекты, которые не имеют ничего общего с результатами воздействия А и В по отдельности.

Процессы, происходящие в нелинейных системах , часто носят пороговый характер: при плавном изменении внешних условий поведении системы изменяется скачком. В состояниях, далеких от равновесия, слабые возмущения могут усиливаться до гигантских значений, разрушающих сложившуюся систему.

Открытые неравновесные системы, активно взаимодействующие с внешней средой, могут приобретать особое динамическое состояние – диссипативность, которую можно определить как качественно своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне.

Диссипативным структурам свойственны:

• рост возникших флуктуаций до макроуровня,

• самоорганизация из-за экспорта энтропии,

• появление пространственного и временного порядка,

• переход в упорядоченное состояние при критическом значения некоторого параметра в точке бифуркации,

• невозможность предсказания в точке бифуркации направления развития системы.

Диссипативные структуры – высоко упорядоченные образования в открытых системах, далеких от равновесия; они неустойчивы относительно малых флуктуаций. Диссипативные структуры требуют, в отличие от равновесных, для своего существования постоянного притока энергии извне. Математическое описание процессов в диссипативных структурах требует применение нелинейных уравнений. Неравновесное протекание множества микропроцессов приобретает некоторую интегративную результирующую на макроуровне, которая качественно отличается от того, что происходит с каждым ее элементом в отдельности. Благодаря диссипативности в неравновесных системах могут возникать новые типы структур, совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации, возникать новые динамические состояния материи.