Характеристики самоорганизующихся систем

Системы, которые под действием окружения обретают пространственную, временную или функциональную структуру, называют самоорганизующимися.Синергетика ищет пути теоретического моделирования самых сложных систем, способных к самоорганизации и саморазвитию. Основные свойства самоорганизующихся систем – открытость, нелинейность, диссипативность и сложность.

Открытость. Эволюция Вселенной показывает, что в открытой системе энтропия уменьшается. В открытых, неравновесных и необратимых системах ключевую роль могут играть флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной, что существующая организация разрушается.

Нелинейность. Во Вселенной доминируют не стабильность и равновесие, а нелинейность, неустойчивость и неравновесность. В нелинейных системах процессы часто носят пороговый характер и могут меняться скачкообразно. В состояниях, далеких от равновесия, очень слабые возмущения могут усиливаться до гигантских волн, разрушающих сложившуюся структуру и способствующих ее радикальному качественному изменению. Нелинейные системы, являясь неравновесными и открытыми, сами создают и поддерживают неоднородность в среде. В таких условиях, между системой и окружением могут возникнуть обратные положительные связи.

Неустойчивые системы, при возникновении флуктуаций способны усиливать их, и в результате система выходит из стационарного состояния. Критерием эволюции (развития) системы является величина ∆s<0, т.е. уменьшение энтропии. Это неравенство указывает направление развития системы к новому устойчивому стационарному состоянию.

Диссипативность. Открытые, сложные и неравновесные системы, могут приобретать особое динамическое состояние – диссипативность (лат. диссипатио – разгонять, рассеивать). Прирост энтропии за единицу времени в единице объема в открытых системах называется функцией диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична от нуля, названы диссипативными. В таких системах, постепенно упорядоченное движение переходит в неупорядоченное. Практически все физические системы являются такими, так кактрение приводит к диссипации энергии. Благодаря, диссипативности в системе могут спонтанно возникать новые типы структур, совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации.

Принцип локального равновесия и теорема о минимуме производства энтропии в равновесных состояниях были положены в основу современной термодинамики необратимых процессов, а их автор И. Пригожинстал лауреатом Нобелевской премии по химии в 1977 г.