2. Вторая стадия: развертывание процесса от точки бифуркации до выбора аттрактора.

Состояние максимальной хаотичности не­равновесного процесса называют точкой бифур­кации(от лат.bifurcus- раздвоенный). Благодаря хаотичности дальнейшее развертывание нерав­новесного процесса имеет не один путь движения,а множество возможных путей из зоны ветвления, то есть из точки бифуркации.

Пример:Состояние бифур­кации можно уподобить положению шарика на вы­пуклой поверхности, типа сферической, которое является неустойчивым. Любое влияние может вывести шарик из неустойчивого состояния, и он начнет скатываться сверху вниз. По какой траек­тории он будет скатываться из точки бифурка­ции - угадать точно нельзя. Это - случайный процесс.

Но как только траектория движения шарика сверху вниз определится, так направление движения начнет подчиняться необходимости. Теперь необходимость предопределяет, каким финалом завершится нелиней­ный процесс.

Отрезок эволюционного пути от точки би­фуркации до необходимого финала называют аттрак­тором(от лат.attrahere- притягиваю).

Это значит, что конечный пункт развертывания нелиней­ного процесса, или финал, как бы притягивает к себе, то есть предопределяет траекторию развертывания нелинейного процесса (движения шарика) от точки бифуркации. Аттрак­тор уподобляется некоей воронке, или конусу, который сво­им раструбом обращен к зоне ветвления, а своим узким гор­лышком - к конечному результату.Это значит, что шарик, находящийся на выпуклой поверхности, может попасть в раструб воронки не из одной-единственной точки, а из ряда смежных точек зоны ветвления. По мере движения по аттрак­тору множество возможных траекторий движения сокраща­ется и в конечном счете процесс с необходимостью заверша­ется единственным результатом

Развертывание нелинейного процесса от точки бифуркации до выбора аттрактора - это начало второй части эволюции нелинейного процесса.

3. Третья стадия: формирование порядка их хаоса.При рассмотрении первой части этого процесса мы видели, что избыточное поступление энергии извне привело этот процесс к дезорганизации, к хаотичному состоянию. Поэтому на первый взгляд может показать­ся, что дальнейший приток энергии в систему извне бес­полезен и даже вреден. Но опыт показал, что это не так.

Наоборот, если теперь ввести в систему доста­точное количество свежей энергии, то в хаотич­ном состоянии начнет зарождаться новая органи­зация.Когда величина вводимой извне энергии достигает некоторого критического значения, то система внезапно (скачком) переходит из хаоти­ческого состояния в новое устойчивое (органи­зованное) состояние.

Из-за принудительного действия поступающей извне энергии множество разнонаправленных случайных явлений, характерных для состояния хаоса, вдруг обретают когерентное, т.е. совместное, или согласованное, поведение. Отсюда и на­звание дисциплины, изучающей такие процессы, - си­нергетика.

Примеры:

Ячейки Бенара.1900 году физикомX. Бенаромв опыте с образованием призматичес­ких ячеек в вязкой жидкости. Он наливал ртуть в плоский сосуд, который подогревался снизу. После того как разность температур верхнего и нижнего слоя ртути достигала некое­го критического значения, верхний слой быстро распадался на множествошестигранных призмпри определенном соот­ношении между их стороной и высотой. Эти структуры полу­чили название ячеек Бенара и с тех пор служат классическим примером спонтанного образования структур. Образование таких структур, согласно теории И. Пригожина, происходит не из-за внешнего действия, а за счет внутренней перестрой­ки связей между элементами системы, поэтому такие явления автор называет самоорганизацией.

Химическая реакция, названная ре­акцией Белоусова-Жаботинского. Эту весьма экзотическую реакцию открыл в 1951 году оте­чественный химик Б. П. Белоусов. Он установил, что в раст­воре некоторых веществ мож­нозрительно следить за ходом окислительно-восстанови­тельных реакций по изменению цвета промежуточных про­дуктов.Как только все эти вещества сливались в пробирку, раствор начинал менять цветовую окраску с красной на си­нюю и наоборот. При этом цвет менялся строго периодичес­ки на протяжении получаса. Из-за строгой периодичности и в изменениях цвета эту реакцию назвали «химическими ча­сами».

Реакция была столь необычна, что не поддавалась тео­ретическому объяснению. Поэтому издательства научных журналов отказывались публиковать сообщение Б. П. Белоусова. И лишь после того как молодой биофизик А. М. Жаботинский в 60-х годах исследовал много сходных химических реакций и раскрыл их механизм, реакция Белоусова-Жаботинкого привлекла внимание ученых и скоро стала приводиться в качестве клас­сического примера.

В начале 70-х годов этой реакцией заинтересовался И. Пригожин.

Объяснение:Источник самоорганизации Пригожий усмот­рел в случайных неоднородностях, илифлуктуациях,среды, которые до некоторых пор гасятся силами внутренней инерции.Далее случайные микрофлуктуации перерастают в состояние хао­са.Но когда в систему с хаотическим состоянием поступает из среды достаточно большое коли­чество свежей энергии, то из хаоса рождаются крупномасштабные флуктуации макроскопичес­кого уровня. Эти макроскопические флуктуации представляют собой коллективные формы пове­дения множества микрочастиц, которые назвалимодами.Между модами (их называют еще кон­фигурациями) возникает конкуренция и происхо­дит отбор наиболее устойчивых из них. Так, по Пригожину, из хаоса рождаются макроскопиче­ские состояния, так он объясняет самоорганиза­цию физических и химических систем.

Г. Хакен: описание лазерного излучения.Роль рабочего вещества в твердотельном лазере вы­полняетмонокристалл,в котором имеютсяактивные атомы,возбужденные энергией, подведенной извне в процессе так называемой «накачки» энергии. Возбуж­денные в кристалле атомы работают как излучающие микроантенны, испускающие световые волны,

Пока мощность накаченной энергии мала,ато­мы в кристаллевозбуждаются несогласованнои излучают световые микроволны тоже разрознен­но по времени и направлению. В этом случае ла­зер испускает рассеянный свет, как осветительная лампа. Но когда накачка энергией активного ве­щества лазерадостигает порогового значения мощности, то все возбужденные в кристалле ато­мы-антенны внезапно начинают излучать свет синхронно и однонаправленно, и от сложения мно­жества микроизлучений образуется один мощ­ный направленный луч света, лазерная установка переходит в режим генерации.

Это соответствует в опыте с вязкой жидкостью образованию ячеек Бенара, то есть при генерации лазерного луча и атомной системе кристалла происходит самоорганиза­ция. Это означает также, что лазер является системой, находящейся вдали от равновесия и что такая система может находиться в устойчивом состоянии только за счет поступления энергии извне.