Тема 2.5. Физические свойства объектов макромира. Хаос и самоорганизация Порядок и беспорядок в природе

Понятия порядка и беспорядка, гармонии и хаоса играют важнейшую роль в описании макроскопических материальных систем. Как рассматривалось выше (темы 1.2, 1.3, 2.1), в рамках механистической парадигмы естествознания, базировавшейся на классической механике Ньютона, существовала убежденность в том, что принципиально возможно свести все процессы, происходящие в природе, к механическим явлениям. Законы механики носят динамический характер, то есть устанавливают однозначное и точное соответствие между рассматриваемыми явлениями согласно принципу жесткого “лапласовского” детерминизма.

Напомним, что для рассматриваемых классической механикой процессов время выступает как внешний параметр, и направление времени не влияет на законы механики. То есть механическая картина мира – это картина мира, абсолютизирующая симметрию, порядок природы: неопределенность и хаотичность, случайность в поведении материальных систем объяснялись недостаточной развитостью теорий, утверждались принципиальная обратимость и однозначная предсказуемость физических процессов.

Действительно, как указывалось в теме 2.4, природа обладает множеством симметрий, проявляющихся на разных уровнях организации материи и приводящих к сохранению пространственных, временных и других характеристик систем, то есть определенной их упорядоченности. Упорядочено строение Солнечной системы, кристаллов, отдельных молекул, живых организмов и т. д. Вместе с тем, опыт показывает нам, что наряду с существованием упорядоченных, неизменных во времени структур в природе происходят как процессы, приводящие к разрушению порядка, то есть к хаотизации, так и процессы, ведущие к усложнению структур, то есть повышению порядка. Примерами хаотизации, повышения беспорядка являются, например, таяние льда, разрушение горных пород под действием ветра, воды и солнечного излучения, окисление сложных органических молекул до углекислого газа и воды в процессе горения и т. п. Возрастание упорядоченности наблюдается при кристаллизации, полимеризации органических веществ, росте и развитии живых организмов.

Включение в научную картину мира процессов, сопровождающихся изменением хаотичности материальных систем, стало возможно благодаря развитию на протяжении XIXиXXвв. теорий, рассматривающих общие свойства макроскопических систем и закономерности превращения и распределения энергии в этих системах – классической (равновесной) термодинамики, термодинамики открытых неравновесных систем и синергетики. Развитие термодинамических представлений и их вклад в изменение научной картины мира кратко описаны в теме 1.3.