Становление современной концепции развития. Идея самоорганизации материи

 

Первые сомнения в классической концепции развития возникли в 20-е годы в результате создания новой модели расширяющейся Вселенной, которая сменила старую стационарную модель. Согласно новым представлениям, наша Вселенная возникла 15–20 млрд лет назад в результате Большого взрыва и лишь постепенно пришла к современному состоянию, которое также не является стабильным. При этом эволюция шла от простейшего хаотического состояния к современному упорядоченному.

Затем новые эволюционные идеи проникли и утвердились в химии, геологии, экологии и других науках. Но до середины XX в. по-прежнему считалось, что для неживой материи основной тенденцией является стремление к разрушению и лишь жизнь, представляющая стремление к упорядоченности и организованности, противостоит этой основной тенденции. Это противоречие впервые было четко зафиксировано в книге известного физика-теоретика Э. Шредингера «Что такое жизнь?».

В то же время к середине XX в. была сформулирована общая теория систем и основы кибернетики. В них было установлено, что все системы являются открытыми, т.е. постоянно обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей средой. Поэтому решить проблему развития в физике и, самое главное, найти подходы к решению вопроса о тепловой смерти Вселенной удалось только тогда, когда физика обратилась к понятию открытой системы. Тогда же было установлено, что при определенных условиях в открытых системах могут возникать процессы самрорганизации.

Самоорганизация – это скачкообразные природные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем упорядоченности по сравнению с исходным.

Критическое состояние – это состояние крайней неустойчивости, достигаемое открытой неравновесной системой в ходе предшествующего периода плавного, эволюционного развития. Ключ к пониманию процессов самоорганизации находится в исследовании взаимодействия открытых систем с окружающей средой.

Особое значение для утверждения этих взглядов в науке сыграла модель развивающейся Вселенной, в соответствии с которой в ее развитии ясно просматривается нарастающее усложнение строения. В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная представляла собой смесь элементарных частиц, свободно превращавшихся друг в друга при гигантской температуре. Затем, по мере снижения температуры, появились существующие сегодня элементарные частицы, ядра атомов водорода и гелия и, наконец, сами атомы этих элементов. Далее однородная газовая смесь, которой была Вселенная, начала уплотняться и превратилась в галактики и звезды. Внутри звезд образовались все остальные химические элементы таблицы Менделеева, после чего стало возможным появление планет. На некоторых из них (по крайней мере, на Земле) смогла появиться жизнь, а затем и разум.

Таким образом, открытия в космологии подтверждали, что самоорганизация является фундаментальным принципом Природы, лежит в основе наблюдаемого развития от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

Но общие теории самоорганизации появились лишь в 70-е годы. К их созданию ученые шли разными путями: Г. Хакен, создатель синергетики, – из квантовой электроники и радиофизики; И. Пригожий, основатель неравновесной термодинамики, – из анализа специфических химических реакций. Были ученые, изучавшие эти процессы: в биологии – М. Эйген, в метеорологии – Е. Лоренц, а также автор теории катастроф Р. Том. Постепенно эти ученые начали выходить за рамки своих узких дисциплин, стали замечать аналогию между математическими моделями и концептуальными системами, описывающими такие разные на первый взгляд процессы.

Так стало формироваться убеждение, что во всех этих явлениях есть единая основа, позволяющая создать общую теорию самоорганизации материи. Этому способствовал и системный подход, утвердившийся к этому времени в науке. Созданная теория самоорганизации очень хорошо дополняла системный подход. Если кибернетика делала акцент на анализе динамического равновесия в сложных системах с отрицательной обратной связью, устраняющей возникшие отклонения, то синергетика исследовала механизмы возникновения сложных систем в ходе процессов самоорганизации на основе положительной обратной связь накапливающей изменения и приводящей к разрушению старой и возникновению новой системы.

Сегодня общая теория самоорганизации развивается в основном в рамках двух наук – синергетики и неравновесной термодинамики, во многом дополняющих друг друга.