Герман Хакен - Тайны природы. Синергетика - учение о взаимодействии

Достижения современной физики послужили основой для нового мышления сначала в самой физике, а затем и в других науках. К примеру, сегодня совершенно изменился научный взгляд на структуру общества, которая прежде рассматривалась как система, пребывающая в статическом равновесии. Структуры возникают, распадаются, конкурируют между собой или кооперируют друг с другом, объединяясь и создавая новые, большие структуры. Мы находимся сейчас в поворотной точке истории: в мышлении человека происходит поворот от статики к динамике.

Прежде чем перейти к рассмотрению всех этих вопросов, мы должны разобраться с главным возражением физики против структурообразования: с принципом увеличения неупорядоченности.

Преимущество физики заключается в том, что эта наука изучает течение природных процессов в точно установленных рамками опыта условиях. Постулировав, что процессы протекают совершенно единообразно, физика оказалась в состоянии сформулировать универсальные законы природы. Некоторые из этих законов хорошо знакомы нам по повседневной жизни. Например, если нагреть один конец металлического стержня, то вскоре обнаружится, что температура изменилась по всей его длине, причем температура обоих концов станет по просшествии некоторого времени одинаковой (рис. 2.1). Обратного же процесса — чтобы один конец стержня вдруг сам по себе стал горячим, а другой также вдруг стал холодным — не наблюдалось еще никогда. Если соединить два сосуда, один из которых наполнен газом, а второй пуст, а затем убрать разделяющую их перегородку, то газ из первого сосуда тотчас же устремится во второй сосуд, пока наконец газом не окажутся равномерно заполнены оба сосуда (рис. 2.2). И опять-таки обратного этому процесса — то есть такого, при котором молекулы газа вдруг собрались бы все в первом сосуде, — никогда не наблюдалось.

Рис. 2.1. Выравнивание температуры в нагретом с одного конца металлическом стержне: стержень становится не горячим или холодным, а теплым

Рис. 2.2. Если удалить стенку, разделявшую два сосуда на рисунке слева, то атомы газа равномерно заполнят оба сосуда

Если мы едем на автомобиле и начинаем тормозить, то машина в конце концов останавливается, а тормозные колодки и покрышки колес нагреваются. Однако никому еще не удавалось сдвинуть с места автомобиль, нагревая его тормоза и покрышки.

Очевидно, что все эти процессы могут протекать только в одном направлении; обратное течение процесса невозможно, а потому все они называются необратимыми.

К концу XIX века гениальному австрийскому физику Людвигу Больц-ману (1844-1906) удалось найти ответ на вопрос, почему процессы в природе протекают в определенном направлении. Ответ этот гласил: все процессы в природе движется в сторону увеличения во Вселенной неупорядоченности.

Каким образом мы можем дать определение понятия «неупорядоченность»? В данном случае значение физического термина не так уж далеко от смысла слова, которым мы с вами пользуемся в повседневной жизни — «непорядок, отсутствие порядка, беспорядок». Отчего, например, в комнате школьника беспорядок? Допустим, потому, что здесь давно не прибирали или, иначе говоря, отдельные вещи и вещички (вроде школьных тетрадей и учебников) лежат вовсе не там, где им, собственно, отведено место (рис. 2.3). Скажем, учебник биологии не стоит, как ему положено, на книжной полке, а лежит на столе, или на подоконнике, или на стуле, или на кровати, или на полу, или еще где-то — возможностей у него великое множество. То же самое может относиться к тетрадям, пеналу или ластику.

Рис. 2.3. Так художник М. Эшер представил порядок и хаос. Очевидно, хаос — это такое состояние, при котором ничто не находится в предназначенных местах (а находится, например, в мусорной корзине)

Если же все предметы находятся именно там, где для них предусмотрено место, то состояние такой прибранной комнаты мы называем порядком. Таким образом, возможно только одно состояние порядка, в то время как беспорядок связан с множеством возможностей для каждого предмета оказаться там или сям; вот именно поэтому в отсутствие порядка так трудно бывает отыскать какую-то определенную вещь. Итак, подчеркнем это еще раз: большое количество возможных мест пребывания для каждого предмета и порождает состояние беспорядка.