Хаос и порядок (синергетический подход).

Центральной проблемой синергетики является взаимоотношение порядка и хаоса. Возможны следующие отношения  порядка и хаоса в различных системах:

1. порядок переходит в хаос;

2. хаос - в порядок;

3. порядок - в новый порядок;

4. хаос - в новый хаос;

5. сочетание хаоса и порядка.

Синергетический подход – формулировка универсальных законов, применимых к сложным системам. В этой области изучаются системы, которые могут путем самоорганизации образовывать пространственные, временные или функциональные структуры. В синергетике сосредотачивается внимание на качественных макроскопических изменениях, которые сопровождаются появлением новых структур или функций. Ограничение количественными макроскопическими изменениями – цена, которую приходится платить, чтобы найти общие принципы. Предполагается, что на рассматриваемую систему наложены внешние связи, такие, как вполне определенное количество энергии, подводимой к системе, то есть она диссипативная. При изменении этого управляющего параметра может возникнуть неустойчивость, и система переходит в новое состояние.

В синергетике показано, что в такой точке потери устойчивости неустойчивыми становятся небольшое число коллективных мод, которые служат параметрами порядка, описывающими макроскопические переменные, то есть параметры порядка, определяют поведение микроскопических частей системы в силу принципа подчинения. Так возникновение параметров порядка и их способность подчинять позволяют системе находить свою структуру. При изменении управляющих параметров в широком диапазоне системы могут проходить через иерархию неустойчивостей и сопровождающих их структур.

Любая материальная система стремится к переходу от менее устойчивого состояния к более устойчивому состоянию и, в конечном счете, к достижению максимальной устойчивости (при данных условиях) состояния. Этот поиск проявляется в двух противоположных тенденциях:

1. стремление к максимально неупорядоченному состоянию (хаосу) в замкнутых (изолированных от внешних воздействий) системах;

2. стремление к тем или иным формам упорядоченности (при определенных условиях) в открытых системах.

Согласно современным научным данным, для нашей Метагалактики, скорее всего, характерен второй сценарий эволюции, то есть стремление порядку. Так, средняя плотность вещества и полей в нашей Метагалактике меньше критической (10^-29 г/см³).

Ситуация, однако, осложняется тем, что грань между замкнутой и открытой системой не абсолютна: с одной стороны, замкнутая система может стать открытой вследствие изоляции ее от среды.

Поэтому рост хаоса может сменяться его уменьшением, а уменьшение – ростом. Таким образом, как стремление к хаосу, так и к порядку в мире обычных линейных систем, оказывается, вообще говоря, неустойчивым. Линейная система отличается от нелинейных своим пассивным характером, то есть неспособностью к самодействию (способностью испытывать лишь внешние воздействия). Ввиду неустойчивости любых переходов от хаоса к порядку и обратно, максимальная устойчивость может быть достигнута лишь путем преодоления самой противоположности между хаосом и порядком. Диссипативные системы,  существование которых поддерживается обменом вещества, энергии и информации со средой, представляют собой пример преодоления противоположности между хаосом и порядком путем их сочетания. Диссипативная система не только возникает, но и существует за счет поглощения порядка из среды (так сказать, “питается” порядком) и, следовательно, там хаоса.

Таким образом, синтез порядка и хаоса, осуществляемый диссипативной системой состоит в том, что теперь упорядоченная структура не может существовать без неупорядоченной, порядок без хаоса. Порядок и хаос, вместо того  чтобы исключать друг друга, как это наблюдается в случае “равновесных” систем, теперь оказываются взаимосвязанными – дополняют друг друга так, что ни порядок не может существовать без порождающего его порядка: “хаос и порядок оказались связанными совершенно неожиданным образом”.

Развитие есть рост степени синтеза порядка и хаоса, обусловленный стремлением к максимальной устойчивости. Очевидно, что понятие развития в этом смысле имеет универсальный характер, будучи одинаково применимо как в сфере неорганических, так и биологических и социальных явлений. Общность этого понятия объясняется тем, что в его определении использованы представления о порядке, хаосе и устойчивости, универсальность которых не подлежит сомнению.

Космологические представления о процессе развития Вселенной, коротко могут быть сведены к следующим положениям.

1. Мы живем в высокоорганизованном развивающемся мире, более того, вне развития такой мир существовать не может.

2. Развитие Вселенной носит направленный характер – от исходного хаоса к нарастающему порядку.

3. В основе процесса развития выявляются две противоположные тенденции. Первая, назовем ее условно разрушительной, формируется в результате присущего материи стремления к достижению равновесных состояний. В случае изолированных систем эта тенденция ведет со временем к неизбежному приходу системы в состояние термодинамического равновесия, что сопровождается разрушением высокой упорядоченности. Такое свойство материи получило название самоорганизации. Созидательная тенденция господствует только в открытых системах, обеспечиваемых притоком извне энергии, вещества и информации.

4. Научные представления о процессе развития Вселенной показывают, что от ее рождения и до наших дней в ней в целом господствует созидательная тенденция. По ходу своего развития во Вселенной возникла иерархия разномасштабных открытых систем от самых крупных, таких как сверхскопления галактик, и до самых мелкомасштабных, наблюдаемых в нашем непосредственном окружении на планете Земля. Сама Вселенная, состоящая из атомарного вещества излучений (вещественная вселенная), также может рассматриваться как самая крупная из известных человечеству открытых систем. Её внешняя среда – физический вакуум.

Что же определяет наблюдаемый поступательный характер развития Все ленной? Развитие вещественной Вселенной определяется свойствами микромира, элементарных частиц и физическими законами, которые управляют их поведением. Выяснилось, что поступательное развитие мегамира возможно при условии, что в этом мире существует феномен, называемый П. Дэвисом «тонкой подстройкой Вселенной». Результат теоретических расчетов оказался сенсационным. Изменение даже одной фундаментальной физической постоянной в пределах 10-15 % в ту или другую сторону привело бы к вырождению Вселенной, в ней не смогли бы образовываться основные устойчивые структуры – ядра, атомы, звезды, галактики. Знакомая нам Вселенная сегодняшнего дня превратилась бы в нечто подобное «фотонно-лептонной пустыне». Но это не все. Кроме жесткого пакета фундаментальных постоянных, в понятие «тонкой под стройки» входит также большое число «случайных» обстоятельств, отсутствие каждого из которых оставило бы процесс направленного развития на некотором промежуточном этапе, не позволив возникнуть тому, что мы наблюдаем сегодня.

 «…Основные законы природы – утверждает, К. Форд, - являются вероятностными законами». И в этом с ним согласны многие известнейшие физики ХХ в., такие, как Н. Бор, Э. Шредингер, В. Паули, В. А. Амбарцумян и др.

Здесь можно заключить, что законы природы начиная с микромира есть результат самоорганизации, развития от хаоса к порядку, который сопровождается формированием новых законов природы (результат отбора из альтернативных законов в соответствии с критерием устойчивости), которые в последствии пытается постичь субъект предвидения. Интересно, что есть идея, согласно которой Вселенная формировалась по законам предполагающим появление человека-наблюдателя  – антропный принцип.