A. Физическая сущность явления самоорганизации, согласно подходу Пригожина

Как показано в [45], главным условием самоорганизации, согласно подходу Пригожина, принимается необратимость, причиной считается диссипация, а движущей силой — отрицательная энтропия, поглощаемая открытой системой из окружающей среды при обмене веществ. Происхождение самоорганизации связывается с потоком Q (1), который при переходе к энтропийному выражению понимается как производство энтропии (Р)

Q®Q/T=S; dS/dt=P (5)

при этом строится термодинамика необратимых процессов [46], согласно которой условием устойчивости неравновесной открытой системы является

dS=deS+diS, (6)

где dS — изменение энтропии системы за время dt; deS — поток энтропии, обусловленный обменом веществ и энергии с внешней средой; diS — производство энтропии внутри системы за счет необратимых процессов. В стационарном состоянии системы

dS=0; deS=–diS<0, (7)

а при самоорганизации (образовании диссипативных структур)

dS<0; deS>diS?0, (8)

т. е. необходим приток «отрицательной энтропии» (deS) из внешней среды, перекрывающий производство энтропии внутри системы. Так как, согласно Пригожину, самоорганизация открытой системы проявляется в образовании диссипативных структур, в дальнейшем, при разработке теории диссипативных структур он перешел [24] от функций производства энтропии к функциям диссипации

P®PT=Y, (9)

что означает переход от энтропийного выражения диссипации к исходному выражению диссипации, ибо

Y=PT=dQ/dt®Q, (10)

и к неравновесной термодинамике диссипативных процессов. При этом самоорганизация, связывавшаяся с производством энтропии (8), определяется прямо диссипацией (10), что в свое время предполагал Л. Онзагер [42] и считал возможным И. Дьярмати [47], а антиэнтропийность самоорганизации по–прежнему обусловливается необходимостью «питания» открытой системы отрицательной энтропией, поглощаемой из внешней среды.

Наиболее существенный вклад в развитие пригожинского подхода внес Хакен [48], рассмотревший механизм образования диссипативных структур в лазерах как синхронизацию индивидуальных осцилляторов, обеспечивающих кооперативное взаимодействие и когерентное поведение в макросистеме. Самоорганизацию такого типа он назвал синергетической, а науку, занимающуюся самоорганизацией — синергетикой. Вместе с тем стало ясно, что без учета конкретных взаимодействий компонентов макросистемы нельзя объяснить, почему диссипативные структуры, описываемые теорией в виде нелинейных уравнений, образуются в действительности не всегда, а только в определенных условиях и зависят от природы компонентов и параметров макросистем, на что обращал внимание В. Эбелинг [49].

Попытка определить меру самоорганизации открытой системы, предпринятая Ю.Л. Климантовичем [50–51] по существу лишь уточняет принцип Пригожина о минимуме производства энтропии в процессе самоорганизации, не внося ничего нового. Ибо Пригожин связывает самоорганизацию с минимумом производства энтропии в общем виде, а Климантович в своей S–теореме оценивает степень самоорганизации по количеству произведенной энтропии при переходе системы от неупорядоченного хаоса к самоорганизации

So–S?0, (11)

где So – энтропия физического хаоса; S – энтропия самоорганизованной системы при минимуме ее производства.

Другие усовершенствования подхода Пригожина, производившиеся как им самим [24–25], так и его последователями [21] сводились к переходу от термодинамики необратимых процессов, основанной на функциях производства энтропии (5) – (8) к неравновесной термодинамике диссипативных процессов, основанной на функциях диссипации (9) – (10) и постепенному осознанию того, что «отрицательная энтропия» есть не что иное как часть свободной энергии Е обменного процесса (1) в открытой системе, идущая на самоорганизацию, т. е. поток Q в (1) [21–22]. Оказалось, что «энтропия организации» [22], которая косвенно характеризует самоорганизацию и в ходе эволюции действительно уменьшается, вовсе не является энтропией, так как представляет собой интенсивную величину, а не экстенсивную (как сама энтропия) и характеризует лишь меру несовершенства (неорганизованности) системы, пропорциональную потоку бесполезно рассеиваемого тепла Q (1). В конце концов, эти изменения теоретического подхода Пригожина показали бесполезность функций энтропии и производства энтропии, привлеченных вначале, для описания процесса самоорганизации и излишность понятия «отрицательная энтропия», возникшего как формальная аппаратная накрутка при попытках описания антиэнтропийных процессов при помощи функций энтропии [45].

Как отмечает Г.Г. Малинецкий [52], в настоящее время уже исчерпан потенциал развития этого подхода на основе не только парадигмы диссипативных структур, но и парадигмы динамического хаоса. Поэтому современная синергетика, основанная на этом подходе, заходит в научно–теоретический тупик и возникает вопрос о смене парадигм синергетики.