Принцип производства минимума энтропии

Понимание процессов в открытых сис­темах можно осуществитьсучётом принципа производства минимума энт­ропии [21,33,47].

Под энтропией (поворот, превращение) понимается количественная мера неопределённости ситуации. Под произ­водством энтропии понимают отношение изменения энтропии dS к единице объема системы. Степень упорядоченности откры­той системы можно определить по этому принципу производст­вом энтропии. Общее изменение энтропии

dS = dSi (внутреннее) + dS_e (внешнее),

где dS — полное изменение энтропии в системе, dSj — измене­ние энтропии, обусловленное происходящими в системе внут­ренними необратимыми процессами;

dS_e — энтропия, перене­сенная через границы системы из внешней среды.

При неравновесных фазовых переходах, т.е. в точ­ках бифуркации, где проходит процесс самооргани­зации, система идет по пути с меньшим значением производства энтропии. Следовательно чем меньше про­изводство энтропии, тем более система организована. При неустойчивости, хаотичности система даже на малейшие воздействия ( ростом флуктуации и перехо­дом их в бифуркации) отклик в сис­теме может стать весьма существенным. По существу в этом и заключается процесс самоорга­низации — создание определенных структур из хаоса, неупоря­доченного состояния. Реальные системы как бы структурируют энергию из внешней среды — упорядоченная ее часть остается в системе, а неупорядоченную энергию система «сбрасывает», воз­вращает в природу.

Стремление к самоорганизации присуще системам независи­мо от физической природы и иерархии построения системы. Ха­отичность и нерегулярность могут создавать поря­док, отличающийся от упорядоченности равновесных систем.Неравновесные упорядоченные системы существуют лишь при условии постоянного обмена с окружающей средой, а равновесные — без обмена.

В связи с самоорганизацией сформулируем характерные при­знаки этого процесса [21]: 1) самоорганизация присуща лишь нели­нейным движущимся системам; 2) необходимость обмена энер­гией, веществом и информацией с внешней сферой; 3) процессы должны быть кооперативными, когерентными; 4) должен иметь место неравновесный термодинамический процесс, причем неравновесность — это такое состояние, когда приток энергии извне не только «гасит» рост энтропии, но и заставляет энтро­пию уменьшаться. Явления, описываемые в рамках понятий бифуркации, само­организации и эволюции структур присущи природе в целом и могут исполь­зоваться другими науками.

Учитывая, что реальные систем в природе и обществе, подчиняются законам синергетики, то создание синергетической картины мира является по существу научной революцией. В самом фунда­менте природы, как неживой, так и живой, заложен принцип «инь» — «янь», принцип развертывания и свертывания, эволюции и инволюции, развития и угасания, роста и вымира­ния, хаоса и порядка, устойчивости и неустойчивости.

Живые организмы «извлекают упо­рядоченность из окружающей среды», питаются структурированной, упорядоченной пищей, а отдают природе менее структури­рованные «отходы» «производства» своей жизнедеятельности.

Живая природа избегает возрастания энтро­пии и повышает ее в окружающей среде при общении живого организма с ней. Энтропия выступает как мера хаоса, неопределенности. Организм человека стремится мини­мизировать энтропию.

Представления сине­ргетики полностью вписываются в самоорганизацию сложных систем как неживой, так и живой природы. Под самоорганизацией понимается установление в неравновесной диссипативной среде структур, развивающиеся во времени. Их парамет­ры определяются свойствами самой среды и мало зависят от источника неравновесности в виде потоков энергии и вещества, начального состояния среды и условий на границах среды. Знание параметров системы и соответствуюшие цели управления воздействия на неё позволяет управлять развитием или деградацией любой организационной (живой) системы.