I. Физическая сущность явления самоорганизации 1. Неуниверсальность второго закона термодинамики и новая парадигма естествознания

Вывод Р. Клаузиуса и В. Томпсона о неизбежности тепловой смерти вселенной при постулировании второго закона термодинамики как универсального закона природы никого не оставил равнодушным. С одной стороны, если признать энтропийный принцип осуществления всех самопроизвольных процессов природы за единственный, то с таким выводом нужно просто смириться, оставаясь на позициях классической науки. С другой стороны, такой вывод делает наше представление о мире каким–то однобоким, скучным, мертвым, оторванным от «радостей действительной жизни», которые он явно игнорирует. Такой вывод вызывает протест как любое формальное, бездушное отношение к «живому» делу. Неудовлетворенность энтропийным принципом в связи с его явными противоречиями с явлениями жизни среди ученых существовала всегда.

Сомнение высказывал Г. Гельмгольц. О существовании физического закона, противоположного второму закону термодинамики, говорили С.А. Подолинский (1880), Н.А. Умов (1901), К.А. Тимирязев (1903), К.Э. Циолковский [1], М. Планк [2], Дж. Льюис [3], Э. Шредингер [4], И.И. Гвай [5]. О неприменимости второго начала к биологии высказывались В.И. Вернадский [6], Дж. Бернал [7], А.А. Гухман [8], В. Байер [9], К.С. Тринчер [10]. Все чаще находились примеры явлений, находившихся в противоречии с энтропийным принципом осуществления процессов. Не говоря уже о жизни и явлениях, связанных с нею, а также более сложных, чем жизнь психосоциальных явлениях, в природе обнаруживались более простые, чем жизнь, процессы, которые с точки зрения всеобщности энтропийного принципа, выглядели «странными» и парадоксальными. Это явление различных флуктуаций и факты действительного осуществления многих обратимых процессов, процессы самоорганизации и саморазвития неравновесных открытых систем с «антиэнтропийным» характером протекания. Дискуссия о всеобщности или ограниченности действия второго закона и его приложимости к живым организмам, особенно активно проводившаяся в середине XX века [11–21] ничего определенного не дала и оставила главный вопрос открытым. Ибо в этой дискуссии под прессом наиболее распространенного мнения о всеобщности второго закона подбирались доказательства о его применимости и ко всему живому на основе рассмотрения сложного явления: живой организм – окружающая среда в целом с оценкой конечного результата взаимодействия. Конечно, при таком рассмотрении явления жизни будет заведомое подчинение и первому и второму закону термодинамики, так как рассматривается общий баланс обмена веществ и энергии с макроскопической средой, о чем уже не раз говорилось в дискуссиях [22]. Поэтому все полученные при таком рассмотрении «доказательства» о его применимости второго начала к жизни в лучшем случае могут рассматриваться сознательным или неосознанным до конца уходом от решения поставленного вопроса.

Речь же должна идти о том, что энтропийный принцип, т. е. второй закон, не противоречащий явлению жизни при оценке ее энергетического баланса с окружающей макросредой в целом, противоречит специфике явления жизни и других более простых динамических явлений, имеющих в ходе их существования в самостоятельном виде антиэнтропийную направленность. Именно это и являлось предметом неудовлетворенности многих выдающихся ученых мнимой универсальностью второго закона.

Наиболее убедительными проявлениями антиэнтропийных процессов на физическом и химическом уровне, исследованными не только экспериментально, но и получившими теоретическое обоснование, было открытие самоорганизации макросистем в виде диссипативных структур И. Пригожиным [23–25], открытие концентрационных автоволн в периодических реакциях Б.Л. Белоусовым [26] и А.М. Жаботинским [27–28] и открытие саморазвития самоорганизации элементарных открытых каталитических систем в эволюционном катализе А.П. Руденко [29–31], давшие возможность рассматривать и решать на количественном уровне не только проблемы самоорганизации, но и прогрессивной химической эволюции и возникновения жизни.

Этими работами и развитыми в связи с ними концепциями поставлена окончательная точка в дискуссии по поводу неуниверсальности второго закона и его противоречиях с явлением жизни в пользу существования двух физических принципов, управляющих процессами, имеющими разную направленность: к равновесию и против равновесия. Как показано в [31] на примере элементарных открытых каталитических систем, существуют взаимосвязанные и взаимообусловленные материальные объекты с равновесной и неравновесной структурной организацией вещества, одни из которых образуются в ходе процесса, стремящегося к равновесию (yr?), сопровождающегося выделением энергии (E­), другие — образуются в ходе процесса, стремящегося к неравновесию (yr­) и сопровождающегося поглощением энергии (E?). Здесь yr? падение, а yr­ рост степени неравновесия в процессах организации (энтропийных) и самоорганизации (антиэнтропийных). Так как такие принципы имеют силу для всех уровней развития материи, сейчас наука переживает становление новой парадигмы естествознания, признающей деление мира на объекты с равновесной и неравновесной организацией, образующиеся в результате двух фундаментальных процессов упорядочения хаоса: одного, стремящегося к равновесию (yr?), другого — к неравновесию (yr­). При этом классической науке придется отказаться от представлений о существовании неких универсальных законов природы, оторванных от конкретных объектов (благодаря способности нашего ума к абстрагированию) и в то же время обязательных для исполнения другими объектами. Законы — это свойства самих объектов, они связаны с объектами и не действуют в отрыве от них. Для однородных объектов законы одни. Для разнородных объектов их набор может быть другим.