проект:    архи.всё -> энтропия
   САМООРГАНИЗАЦИЯ, ЭНТРОПИЯ, РАЗВИТИЕ: «ПОРЯДОК ИЗ ХАОСА» ИЛИ «ПОРЯДОК ИЗ АВТОНОМНОСТИ»?
Центр Исследования Хаоса Энтропия
Архитектурный журнал
прессслужба


Лекции
Строительство

 

Междисциплинарное направление исследований, называемое синергетикой, или теорией самоорганизации, сложилось при слиянии концепций нескольких изначально независимых направлений: кибернетики, термодинамики необратимых процессов, кинетической теории химических реакций, экологии, физической теории фазовых переходов, фрактальной геометрии. Основа синергетики – общность нелинейных процессов в системах самой разнообразной природы (изучаемых как естественными, так и гуманитарными науками), что позволяет описывать явления из самых разных областей с помощью близких математических моделей. Явления самоорганизации имеют место в физических, химических биологических, геологических и социальных системах, что фиксируется в виде эмпирических фактов. Эти эмпирические факты теоретически объясняются в рамках теории самоорганизации с помощью соответствующего математического формализма – теории качественного анализа нелинейных дифференциальных уравнений, которая имеет осмысленное истолкование в рамках теоретической схемы, включающей в себя специфические представления о системе, причинности, пространственно-временных отношениях, связях с внешней средой [1]. Иными словами, в основе концепции самоорганизации лежат философские принципы и представления, отличающиеся от оснований классического естествознания.

 

Настоящая работа посвящена философскому анализу места второго начала термодинамики в представлениях синергетики, в частности критическому анализу представлений бельгийской школы И.Пригожина [2]. В рамках этой школы развивается термодинамический подход к описанию самоорганизации: в открытых системах, обменивающихся с окружающей средой потоками вещества или энергии, однородное состояние равновесия может терять устойчивость и необратимо переходить в неоднородное стационарное состояние, устойчивое относительно малых возмущений. Эти стационарные состояния получили название диссипативных структур. Явления самоорганизации в системах любой природы в рамках данных представлений трактуются в термодинамических терминах, на основе понятия энтропии. При этом, отталкиваясь от второго начала термодинамики и связанной с ним проблемы соотношения обратимых и необратимых процессов в физике (из законов механики вытекает постоянство энтропии, второй закон термодинамики требует ее возрастания), представители бельгийской школы проводят грань между процессами организации (механическими) и самоорганизации (термодинамическими, в которых присутствует задаваемая ростом энтропии «стрела времени»).

 

Эти представления, по нашему мнению, дают основания для критического анализа трактовки второго начала термодинамики. Речь здесь идет не о физической его трактовке в рамках термодинамики (в пределах физики предмета для спора нет), а о том, допустимо ли придание второму началу термодинамики онтологического статуса, возможна ли его трактовка как общего принципа, выходящего за рамки собственно термодинамики. Философская программа И.Пригожина – это, по существу, расширенная трактовка термодинамики как ключевой естественно-научной доктрины (из нее вытекают эволюционное учение, представления о времени и т.д.).

 

С нашей же точки зрения, расширение термодинамического подхода за пределы собственно термодинамики несет в себе внутреннее противоречие, которое мы постараемся сейчас продемонстрировать. Заметим, что со вторым началом термодинамики связаны даже не одна, а две проблемы: с одной стороны, это проблема обратимости во времени уравнений механики, что вступает в противоречие с термодинамической необратимостью процессов; с другой стороны, второе начало термодинамики в его классическом истолковании противоречит также идее прогрессивной эволюции. Как отмечает С.Д.Хайтун, трудно сказать определенно, кто первый связал энтропию с беспорядком, но уже в 1883 г . Г.Гельмгольц как о само собой разумеющемся говорит об энтропии как мере «дисорганизации» [3]. На наш взгляд, эти проблемы взаимосвязаны и при этом в равной степени искусственны.

 

В одной из недавних работ Г.А.Мартынов пишет: «В начале века она (проблема противоречия между динамикой и термодинамикой в связи с возрастанием энтропии. – Д.Е.) привлекала к себе пристальное внимание; сейчас интерес к ней заметно упал, но не потому, что проблема была решена, а скорее, потому, что все привыкли к мысли, что ее решить невозможно. Я, однако, полагаю, что подобный пессимизм вряд ли оправдан» [4]. Присоединяясь к этому высказыванию Г.А.Мартынова, мы, со своей стороны, формулируем следующие утверждения. Обсуждаемое противоречие существует в наших описаниях природы, а не в природе как таковой. Природа едина по своей сути и не может обладать противоречащими друг другу свойствами [5]. Соответственно если мы имеем противоречивые описания природы, то по меньшей мере в одном из анализируемых описаний содержится логическая ошибка либо оно неправомерно обобщено. Таким образом, для того, чтобы решить означенную проблему, необходимо не столько приложить методы математической физики, сколько провести тщательный эпистемологический анализ соотношения оснований механики и термодинамики с целью нахождения этой скрытой ошибки, которая и приводит к кажущемуся противоречию.

 

Такой эпистемологической ошибкой, на наш взгляд, является придание второму началу термодинамики статуса всеобщего закона. Закон – это утверждение, истинное всегда и везде, при любых условиях. Что же касается второго начала термодинамики, то оно выведено на вероятностных основаниях, и для любой системы существует пусть и крайне малая, но не равная нулю вероятность его нарушения. «Противоречие» между динамикой и термодинамикой – следствие этого неправомерного (для вероятностного по своей сути утверждения) статуса второго начала, что и налагает запрет на некие динамически возможные состояния. Запрет этот становится абсолютным (что и создает логическое противоречие) фактом придания статуса закона вероятностному по своей сути утверждению. Примером здесь может послужить следующая ситуация. Проводится лотерея среди всех жителей Земли, в которой только один выигрыш. Вероятность выигрыша столь мала, что каждый конкретный человек принимает ее равной нулю. Таким образом, может возникнуть «противоречие» между утверждениями, что шансов выиграть у каждого конкретного человека нет, и тем, что кто-то обязательно должен выиграть.

 

Рассмотрим простую компьютерную модель типа клеточного автомата, на которой традиционно демонстрируются статистические закономерности термодинамических процессов. В данном случае будет проводиться моделирование диффузии (см. рисунок). Позиция а показывает начало процесса: на микроскопическом уровне (в модели это уровень отдельных клеток, в природе – молекулы, броуновские частицы и т.д.) мы имеем просто какое-то распределение параметров (X и не-Х) в пространстве; общая картина существования капли вещества X во внешней среде раскрывается только при макроскопическом взгляде на систему. Зададим теперь алгоритм развития процесса: каждый временной квант какая-либо случайным образом выбранная частица будет переходить в одну из пустых соседних клеток (если они, конечно, в ее окружении есть). Через некоторое время картина, представленная на рисунке позицией а, сменится картинами, представленными позициями 6, в и т.д. Это вполне соответствует реально протекающим процессам: капля чернил будет растворяться в воде, а молекулы газа, собранные в одном месте, будут стремиться заполнить весь объем.

.

  . страницы:
1  >
2  
3  
4  
5  
  . содержание:
       архи. трансформер ( развернуть и cвернуть )
      
  . архи.поиск:
  . архи.другое:
проект Которосль
  . архи.дизайн:
 
  Семён Расторгуев ©  рaдизайн ©


    © Д.Г.Егоров


    © 2007—2015, проект АрхиВсё,  ссылайтесь...
Всё.