Концепции современного естествознания. Шпаргалки

112. Нарушение симметрии самоорганизующихся структур

Считается, что отход от симметричной организации стал толчком для усложнения материи и развития жизни. В основе синергетики лежит мысль, что в основе формирования Вселенной было спонтанное нарушение симметрии первичного вакуума, существовавшего до Большого Взрыва, именно нарушение симметрии сделало физический вакуум неустойчивым и заставило его раздуваться, то есть начался процесс гравитационного отталкивания и расширения вакуума. Вселенная разогрелась, расширилась, потеряла симметричность, потом начался процесс падения температуры, и Вселенная прошла ряд точек с еще большей потерей симметрии (так называемые точки бифуркации – ветвления), которые синергетика выстраивает согласно схеме:

1) нарушение симметрии (тождества) между бозонами и фермионами положило начало разделению материи на вещество и поле;

2) нарушилась симметрия между кварками и лептонами; между сильным взаимодействием и электрослабым взаимодействием; между веществом и антивеществом: возросло количество частиц вещества и Вселенная оказалась построенной из вещества;

3) нарушение симметрии электрослабого взаимодействия проявилось в виде различия между электромагнитным и слабым взаимодействием;

4) возникли протоны и нейтроны.

Далее симметрия все более терялась, давая начало химическим элементам (водороду, гелию, ионизованному газу), звездам, галактикам и т. п. Плотность энергии вакуума уменьшалась, она уходила на создание микрочастиц, которые получали массу и заряд. В результате этих процессов была рождена Вселенная с теми свойствами, которыми она обладает и сегодня. На молодой Земле процесс зарождения жизни начался с утраты симметрии и создания хирально чистых органических молекул.

Причиной появления асимметрии называют радиацию, температуру, давление, воздействие электромагнитных полей и т. п. Появление органических структур, сходных с генами, стало формой самоорганизации живой материи и, как считают, произошло не как эволюция, а как качественный скачок в развитии. Этот скачок принято называть Большим Биологическим Взрывом (явление, аналогичное рождению Вселенной). В дальнейшем органическая жизнь стала усложняться, все дальше уходя от симметрии.

113. Теория самоорганизации как синтез естественнонаучных знаний

В последнее время ведущее место заняла синергетика – наука, изучающая принципы формирования и развития самоорганизующихся систем. В ее основе лежат многочисленные открытия и гипотезы современного естествознания. В основном, предметом исследования синергетики являются биологические и социальные системы (эволюция Вселенной, деление клеток, функционирование мозга, образование речи и языков, формирование общественного мнения, естественный отбор и т. п.).

Основателями синергетики были Пригожин и Хакен, которые ввели понятие самоорганизации для неравновесной термодинамики. Они рассматривали самоорганизацию как коллективное взаимодействие частиц в открытой системе, приводящее при дальнейшем развитии к возникновению нового порядка в расположении данных частиц в данной системе; под новым порядком они понимали качественное изменение самой системы, ее структуры и свойств.

Условиями для самоорганизации являются открытость системы, большое количество составляющих (для микромира – частиц), неравновесность, то есть балансирование системы далеко от точки равновесия, почему ее энтропия не достигает максимального значения. Так как самоорганизация является ведущим принципом реальных неравновесных систем, выводы Пригожина и Хакена были использованы для систем с большим числом участников – природы как единого комплекса живых существ и общества как комплекса социальных связей. Распространение физической теории на развитие общества сомкнуло в синергетике естественные и гуманитарные науки, позволив рассматривать мир как единое целое в рамках одной теории.

Любая самоорганизующаяся система проходит круг рождения, развития и преобразования (или гибели): источником рождения служит ей некая иная система, достигшая точки перехода, затем система начинает эволюционировать, стремясь перейти от упорядоченности к хаосу, отвечая или не отвечая на сдерживающие энтропию факторы, если энтропия достигает максимума, система перестраивает себя изнутри и разрушается, давая начало новой самоорганизующейся системе с новыми качественными показателями.

Этот механизм развития одновременно и эволюционный, и революционный, поскольку при эволюции система стремится сохранить устойчивость, а накопление новых качеств приводит к революционной ломке и созданию новой системы.

114. Основные понятия синергетики