САМООРГАНІЗАЦІЯ

мимовільне (яке не потребує зовн. Організуючих впливів) освіту упорядкованих просторових або тимчасових структур в сильно нерівноважних відкритих системах (фіз., Хім. , біол. і ін.). Безперервні потоки енергії або в-ва, що надходять в систему, підтримують її в стані, далекому від рівноваги. При таких умовах в системі розвиваються власні (внутрішні) нестійкості (області нестійкої поведінки), розвитком яких брало є С.

Классич. приклад фіз. відкритої системи з просторової С. -плоский горизонтальний шар в'язкої рідини, що підігрівається знизу. При відносно малих вертикальних градієнтах т-ри в рідини має місце режим бесконвектівной теплопровідності. Коли градієнт т-ри перевищить недо-рую критич. величину, в рідині виникає конвекція. При малих перевищення градієнта т-ри над критич. значенням конвективні потоки в-ва набувають впорядкованість: при спостереженні зверху вони мають вигляд валиків або шестикутних осередків (осередки Бенара).

Генерація лазерного випромінювання вважається прикладом тимчасової С. Лазер безперервної дії-сильно нерівноважна відкрита система, утворена збудженими частками (атомами, молекулами) і модами електромагніт. поля в резонаторі. Неравновесность цієї системи підтримується безперервним припливом енергії від зовн.некогерентного джерела (накачуванням). При малих інтенсивностях накачування випромінювання системи складається з НЕ сфазіровать між собою цугов хвиль. З підвищенням інтенсивності накачування аж до деякої граничної величини випромінювання системи стає когерентним, т. Е. Є безперервний хвильовий цуг, в к-ром фази хвиль жорстко скор-реліровани на макроскопіч. відстанях від випромінювача. Цей перехід до генерації когерентних коливань можна інтерпретувати як С.

Прикладом С. в хімії служить існування дек. стійких станів в гомог. системах з хім. р-ціями і дифузією реагентів. Цим станам відповідають неоднорідні просторів. розподілу концентрацій реагентів, наз. диссипативними структурами. У відповідь на скільки завгодно мале обурення параметрів система може переходити з одного стану в інший, що спостерігається у вигляді хвиль (просторово-часова структура; см. Коливальні реакції). Як показав М. Тьюринг (1952), в системі з двома реагентами може з'явитися синусоїдальна хвиля. Просторово-тимчасові структури типові для Білоусова - Жаботинського реакції, газофазного горіння, ряду р-ций гетерог. каталитич. окислення, ферментативного каталізу.

В космології результатом С. можна вважати освіту спіральних галактик, в екології-організацію співтовариств, в біології - явища морфогенезу. Оскільки згадані явища мають загальну феноменологію, вони розглядаються в рамках єдиних поглядів. Виник новий міждисциплінарний напрямок отримало згодом назв. синергетики (Г. Хакен, 1985). Розвитку уявлень про С. в біології сприяли роботи П. Гленс-Дорфа і І.Пригожина (1973). Існує, однак, думка, що складна внутр. організація клітини і організму м. б. зрозуміла без уявлень про дисипативних структурах, в рамках иерархич. термодинаміки (див. Термодинаміка ієрархічних систем ) .

З. в нерівноважних системах принципово відрізняється від явищ впорядкування при фазових переходах в рівноважних системах, де порядок зростає з пониженням т-ри: рідина кристалізується, спини атомів орієнтуються, утворюючи впорядковану структуру, властиву феромагнетика ; в деяких металах може здійснюватися перехід до когерентного квантовому стану, характерному для надпровідників. Загальним для обох процесів утворення порядку в системі є зниження симетрії по відношенню до трансляцій в просторі або в часі.

З. пов'язана з турбулентністю. У згадуваному вище прикладі з утворенням в рідині осередків Бенара при високих градієнтах т-ри система переходить в стан з турбулентним режимом течії. Перехід до турбулентності (т. Е. До хаотичний. Режиму) може займати недо-рий інтервал значень параметрів, що характеризують ступінь зовн. впливу на систему, і відбуватися шляхом по-следоват. ускладнення регулярних (когерентних) структур, т. е. в умовах С. Критерієм відмінності регулярного просторово-часового режиму поведінки системи від хаотичного служить стійкість структури до малих збурень початкових умов: якщо така стійкість має місце, структуру можна вважати регулярної незалежно від. ступеня її складності.

На С. в нерівноважної відкритій системі можуть впливати флуктуації параметрів стану як самої системи, так і навколишнього середовища.У свою чергу, сама С. впливає на амплітуду і тривалість флуктуації.

Літ. : Ейген М., Самоорганізація матерії і еволюція біологічних макромолекул, пров. з англ. , М., 1973; Николис Г., Пригожин І., Самоорганізація в нерівноважних структурах, пров. з англ. , М., 1979; Ебелінг В., Освіта структур при необоротних процесах, пров. з англ. , М., 1979; Хакен Г., Синергетика, пров. з англ. , М., 1980; Полак Л. С., Михайлов А. С., Самоорганізація в нерівноважних фізико-хімічних системах, М., 1983; Васнєцова А. Л., Гладишев Г. П., Екологічна біофізична хімія, М., 1989. А. А. Овсянников.


Хімічна енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія. Під ред. І. Л. Кнунянц. 1988.