Физика процессов эволюции - Эбилинг В.
Скачать (прямая ссылка):
помимо известных элементарных законов физики? Как может возникнуть сам собой сложный современный мир? Таковы вопросы, изучением которых занимается молодой раздел физики — физика процессов эволюции.
С давних пор физика представляет собой научную дисциплину, которая изучает самые общие, самые универсальные и самые фундаментальные законы природы и облачает их в как можно более строгую математическую форму. То же можно сказать и о физике процессов эволюции: занимаясь ею, мы хотим установить, какие правила и законы управляют развитием сложного, и тем самым определить структуру и функцию сложных процессов и образований. Мы ищем такие законы, которые, как и «обычные» физические законы, не зависят от того, являются ли исследуемые объекты физическими, химическими, биологическими или даже социальными структурами. Иначе говоря, мы пытаемся навести мосты между физикой неживого и физикой живого. Правда, и поныне имеется немало открытых вопросов, а иногда нам неизвестна даже правильная постановка вопросов. Однако имеются и установившиеся утверждения, концепции и идеи, и о них-то и пойдет речь в нашей книге.
1.2. Какую цель ставит перед собой физика процессов эволюции?
Опыт повседневной жизни и целенаправленное наблюдение процессов в природе и общественных явлений учат нас, что многие сложные системы, состоящие из большого числа взаимодействующих подсистем, при определенных условиях обладают способностью к самоорганизации и эволюции. Самым замечательным тому примером могут служить живые существа и их развитие на нашей планете. Сколь ни очевиден этот факт, научная интерпретация его весьма сложна и требует слияния результатов исследований многих областей науки. Основная задача настоящей книги состоит в систематическом изложении возможного вклада физики в разработку этой чрезвычайно сложной проблематики.
Под самоорганизацией мы понимаем в дальнейшем необратимый процесс, приводящий в результате кооперативного действия подсистем к образованию более сложных структур всей системы. Самоорганизация — элементарный процесс эволюции, состоящей из неограниченной последовательности процессов самоорганизации. Термин «самоорганизация» используется в этой книге в смысле Пригожина для обозначения диссипативной самоорганизации, т. е. образования диссипативных структур. Наряду с диссипативной самоорганизацией существуют и Другие формы самоорганизации, такие, как консервативная самоорганизация (образование структур кристаллов, биополимеров и т. д.) и дисперсионная самоорганизация (образование солитонных структур). Такие формы самоорганизации упоминаются в нашей книге лишь бегло.
Значение самоорганизации и эволюции для естественных и общественных процессов очевидно, и изучение ее закономерностей стало предметом бесчисленных исследований со времен Канта, Гегеля, Маркса и Дарвина. С другой стороны, в последнее время физика самоорганизации в открытых системах сформировалась в качестве новой области физики. Эта наука занимается изучением закономерностей нелинейных кооперативных процессов вдали от термодинамического равновесия; ее основные идеи восходят к Шрёдингеру, Тьюрингу, Берталанффи, Пригожину, Эйгену и Хакену. В настоящее время физика самоорганизации переживает период определенного завершения, появились первые обзоры и монографии, последовательно излагающие весь круг затрагиваемых проблем (1ленсдорф и Пригожин (Gians-dotff, Prigogine, 1971); Жаботинский, (1974); Романовский, Степанова и Чернавский, (1984); Эбелинг, 1979); Хакен, 1980; Накеп, 1983; Николис и Пригожин, 1979, 1990); Пригожин, 1979); Эбелинг и Климонтович (Ebeling, Klimentovich, 1984); Хофбауэр
и Зигмунд (Hofbauer, Sigmund, 1984); Васильев и др., 1987); Файстель и Эбелинг (Feistel, Ebeling, 1989)).
Решающее значение для создания физики самоорганизации имели развитие и разработка методологии следующих дисциплин:
а) термодинамики необратимых процессов в открытых системах;
б) нелинейной механики, электрофизшт и физики лазеров;
в) химической кинетики сильно неравновесных процессов;
г) нелинейной динамики популяций и экологии;
д) нелинейной теории регулирования, кибернетики и системного анализа.
Из приведенного выше перечня отчетливо виден междисциплинарный характер физики самоорганизации. Исходя из этого, физик Хакен предложил для новой области науки название синергетика {Хакен, 1980; Накеп, 1973, 1975, 1981). Синергетика, по Хакену, должна охватывать все проблемы, связанные с образованием упорядоченных структур в сложных системах в результате кооперативного поведения подсистем. Если относительно названия новой области не удалось придти к единому мнению, то интерес ученых к постановке проблем самоорганизации ныне, как показывает резкое увеличение оригинальных работ и монографий, не вызывает никаких сомнений. Таким образом, контуры физики самоорганизации очерчены достаточно четко, чего нельзя сказать о физике процессов эволюции. Цель настоящей работы состоит в том, чтобы навести мост между физикой самоорганизации и физикой процессов эволюции.
