Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать

Примером спонтанно возникающей синхронизации может служить крайне интересная работа Мэтью Матени и соавторов (Matthew Mathenyet al., 2019). В ней авторы на примере сравнительно простой сети наноэлектромеханических генераторов колебаний показывают спонтанное возникновение, кроме простой синхронизации первого порядка, неожиданных стабильных состояний более высоких порядков с невероятно сложной динамикой.

Это направление идей на границе динамического хаоса и спонтанной самоорганизации диссипативных систем развивает сравнительно новая термодинамическая теория Джереми Ингланда (Jeremy England, 2020). Он исследовал методами математической статистики (крайне сложными!) частные случаи теоремы флуктуаций. Теорема флуктуаций рассматривает вероятности увеличения или уменьшения энтропии в термодинамически неравновесных системах. Ингланд пришел к выводу, что группы атомов и молекул, у которых есть степени свободы и к которым поступает внешняя энергия, используют свои степени свободы таким образом, чтобы наилучшим способом подключиться к источнику энергии. Ингланд предполагает наличие фундаментальных частот, и, соответственно, резонанса, в системах, через которые в виде поля проходит энергия. Если система обладает многими степенями свободы, вдоль которых она может деформироваться без разрушения, то она может менять свои фундаментальные частоты таким образом, чтобы избежать резонанса. Кроме того, поступающая энергия может переноситься на другие степени свободы системы, и система получит возможность накапливать внешнюю энергию для последующего использования. В итоге атомы «самопроизвольно» выстраиваются оптимальным способом для наилучшего поглощения и рассеивания энергии.

Эта статистическая тенденция обрести конфигурацию с наилучшим способом диссипации энергии может поддерживать самовоспроизведение: «отличным способом рассеять больше энергии будет изготовление копий самого себя». По мнению Ингланда, вся жизнь, все ее уникальное сочетание форм и функций – всего лишь итог этой «диссипативной адаптации», движимой стремлением к наилучшей диссипации энергии и, через это, к самовоспроизведению. Пока нельзя сказать, насколько это теория масштабируема.

В этом есть СОК

Третья концепция, или парадигма – синергетической сложности или самоорганизованной критичности (СОК) – оказывается в промежутке между концепциями энтропийного беспорядка, динамической сложности и диссипативной самоорганизации. Концепции сложности безусловно свойственна масштабная инвариантность, то есть у систем и событий в данной концепции нет собственных характерных размеров, длительностей по времени, энергиям; объекты сформированы принципиально одинаково на всех уровнях организации, в них нет той размерности, которая является «самой главной». Статистически масштабная инвариантность выражается в степенных распределениях вероятности (рис. 11).

Рис. 11. Типизированные представления плотностей вероятности для различных распределений (из лекции Подлазова А. В., 2002):

а – в обычном масштабе; б – в двойном логарифмическом масштабе;A – степенное распределение; В – экспоненциальное распределение; С – нормальное распределение;