Вопрос 21

Основные факторы и движущие силы эволюции. Современная теория эволюции.

Это есть в 20 вопросе.

Вопрос 22

Развитие идей самоорганизации. Самоорганизация как основа эволюции систем.

Развитие идей самоорганизации

Зачатки идей самоорганизации можно увидеть в различных науках еще в XVIII веке. Так, у основоположника политэкономии Адама Смита нашла выражение мысль о том, что «спонтанный» порядок на рынке является результатом взаимодействия различных, часто противоположных стремлений, целей и интересов многочисленных его участников. Именно такое взаимодействие приводит к установлению того никем не предусмотренного и незапланированного порядка на рынке, который выражается в равновесии спроса и предложения.

Идеи самоорганизации не были четко выражены и были скорее результатами интуитивного прозрения, чем строгого научного исследования.

Эволюционная теория Дарвина послужила мощным толчком в изучении механизмов развития различных природных социальных систем.

Фактор времени не играл до поры никакой роли в науке, в частности, в физике, поскольку рассматривались идеализированные системы и обратимые процессы. В закрытых системах эволюция происходит в сторону беспорядка и дезорганизации, согласно второму началу термодинамики. В теории Дарвина эволюция приводит к совершенствованию и усложнению живых систем в результате их адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды. Это противоречие в рассмотрении физических и живых систем удается разрешить с введением понятия открытых систем. При определенных условиях в открытых системах могут возникнуть процессы самоорганизации в результате получения новой энергии и вещества извне и диссипации (или рассеяния) использованной в системе энергии. Необходимым условием протекания процесса самоорганизации является взаимодействие системы с окружающей средой.

Автор термина «синергетика» – немецкий физик Герман Хакен, работавший в лабораториях фирмы Белла над новыми источниками света, исследовал механизмы кооперативных процессов, которые происходят в твердотельном лазере. Частицы, составляющие активную среду резонатора, под воздействием внешнего светового поля начинают колебаться в одной фазе. В результате этого между ними устанавливается когерентное, или согласованное, взаимодействие, которое приводит к их кооперативному или коллективному поведению.

И.Ф. Пригожин анализировал специфические реакции, которые приводят к образованию определенных пространственных структур с течением времени. Он построил впервые математическую модель таких реакций, которые были экспериментально изучены П. Белоусовым и А. Жаботинским.

Пригожину была присуждена Нобелевская премия по химии за исследования в области термодинамики диссипативных структур.

Другой теоретик самоорганизации Эйген (нем.) показал, что сложные органические структуры с адаптационными (новыми) характеристиками возникают благодаря взаимодействию системы со средой и открытости системы для обмена веществом и энергией.

Было обнаружено также в начале 1960-х г.г. (Лоренц), что уравнения, описывающие метеопроцессы, при почти тех же самых начальных условиях приводят к совершенно разным результатам. Детерминистская система уравнений обнаруживает хаотическое поведение. То есть хаос также характеризуется определенным порядком, который можно рассматривать как вид регулярной нерегулярности (детерминированный хаос, в то время как поведение частиц в газе - недетерминированный хаос).

Таким образом, предпосылки к возникновению некоторой обобщающей теории уже появились в различных областях науки. Постепенно ученые стали выходить за рамки своих дисциплин, начали замечать аналогию между понятиями и уравнениями, которые применялись для анализа разных по содержанию процессов. Формировалось убеждение, что во всех этих исследованиях есть единое концептуальное ядро, которое служит их основой. Это ядро и составляет парадигму исследования процессов самоорганизации.

Самоорганизация – основа эволюции систем

Таким образом, внешние условия, среда обитания оказывают огромное влияние на эволюцию, но это влияние в неменьшей степени зависит также от самой системы, ее состояния и внутренней предрасположенности. В результате взаимодействия системы с внешней средой происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновесность, это приводит к возникновению (спонтанному) новых структур.

Поэтому самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.

Предпринимались неоднократно попытки описания эволюции в терминах современных научных теорий. Росс Эшби связывал эволюцию с достижением ультраустойчивого состояния, при котором система постепенно адаптируется к своему окружению, пока не достигнет равновесия. Когда система достигает равновесия, ее взаимодействие со средой завершается равновесием. Парадигма самоорганизации отмечает, что в ходе эволюции происходит усиление, интенсификация взаимодействия системы с окружающей средой. В данной теории же постулируется, что когда система достигает стабилизации, то ее взаимодействие со средой завершается равновесием. Но равновесие не исключает взаимодействия и является относительным. Новая структура возникает благодаря усилению флуктуаций, которые зависят от интенсивности взаимодействия системы с окружением. То есть эволюция системы влияет на развитие среды, представляя таким образом коэволюцию.

Флуктуации представляют собой случайные отклонения системы, результат их также не является детерминированным. В критической точке открываются, по крайней мере, два возможных пути эволюции системы, что математики выражают термином «бифуркация», означающим раздвоение или разветвление. Какой путь при этом «выберет» система, в значительной степени зависит от случайных факторов, ее поведение нельзя представить с достоверной определенностью. Но когда путь выбран, дальнейшее движение системы подчиняется уже детерминистским законам. Поэтому эволюцию системы следует рассматривать как единство двух взаимно дополняющих друг друга сторон – случайности и необходимости.