<<
>>

Преджизнь

Важные результаты, касающиеся спонтанного возникновения упорядоченных структур, были получены к началу 1970-х гг. и в химии. Они связаны в первую очередь с исследованиями, проведенными в Свободном университете Брюсселя под руководством Ильи Романовича Пригожина (1917-2003) — бельгийского ученого русского происхождения (в 1927 гг.

в десятилетнем возрасте он был увезен родителями из России), получившего в 1977 г. за свои работы в области неравновесной термодинамики Нобелевскую премию.

«В различных экспериментальных условиях, — писали Илья Пригожин и его соавтор, французский философ Изабелла Стен- герс, — у одной и той же системы могут наблюдаться различные формы самоорганизации — химические часы, устойчивая пространственная дифференциация или образование волн химической активности на макроскопических расстояниях»

Химические часы — пожалуй, самый яркий феномен самоорганизации химических процессов, открытый в начале 1950-х гг. российскими учеными Б. П. Белоусовым и А. М. Жаботинским. Структура, которая здесь образуется, представляет собой не про-

" Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса Новый диалог человека с природой. М.: КомКнига/URSS, 2005. С. 137.

странственную, а временную структуру — колебание с регулярной периодичностью.

Для теоретического описания реакции Белоусова—Жаботин- ского Пригожин со своими сотрудниками разработал специальную модель, названную брюсселятором. Она выглядит так. Имеются вещества, вступающие между собой в химическую реакцию. Концентрацию только одного из них — «управляющего» вещества — плавно увеличивают. Как только концентрация переходит критический порог (при прочих равных параметрах), прежнее стационарное состояние химической системы становится неустойчивым и концентрации двух других реагирующих веществ начинают колебаться с отчетливо выраженной периодичностью.

Колебания происходят вокруг некоторого нестабильного фокуса и выходят на предельный цикл, то есть устанавливается устойчивое периодическое движение.

Конечную область неминуемого схождения фазовых траекторий движения сложной системы называют в синергетике аттрактором. В качестве аттрактора может выступать или точка (устойчивый фокус), или иное более сложное образование. Существуют странные аттракторы, когда траектории системы совершают произвольные и не поддающиеся регулярному описанию блуждания внутри определенной области. Следуя Пригожину, странный аттрактор можно назвать «привлекающим хаосом».

Чтобы представить себе нагляднее картину химических часов, а ее необычность выразить более впечатляющим образом, Пригожин и Стенгерс предлагают условно считать, что в реакции участвуют молекулы двух сортов — «красные» и «синие». До перехода критического порога концентрации «управляющего» вещества они находятся в хаотической смеси, и мы имеем в пробирке какую-то фиолетовую жидкость с легкими беспорядочными отклонениями в один из двух первоначальных цветов. «Иную картину мы увидим, разглядывая химические часы: вся реакционная смесь будет иметь синий цвет, затем ее цвет резко изменится на красный, потом снова на синий и т.д. Поскольку смена окраски происходит через правильные интервалы времени, мы имеем дело с когерентным процессом. Столь высокая упорядоченность, основанная на согласованном поведении миллиардов молекул, кажется неправдоподобной, и если бы химические часы нельзя было бы наблюдать „во плоти“, вряд ли кто-нибудь поверил, что такой процесс возможен. Для того чтобы одновременно изменить свой цвет, молекулы должны „каким-то образом" поддерживать связь между собой. Система должна вести себя как единое целое» [3]К

Налицо эффект когерентного, кооперативного поведения элементов в химических системах.

В теории самоорганизации проводится четкое различие между стационарными, «застывшими» структурами, такими, как решетки кристаллов, и относительно устойчивыми структурами, вызываемыми к жизни из первоначально хаотического состояния путем интенсивного изменения по некоторому ведущему параметру — будь то накачкой энергии в физическом эффекте лазерного излучения, увеличением концентрации вещества в описанном выше химическом эффекте или, с самой общей точки зрения, притоком информации в среду, что также охватывается синергетическими моделями.

Первый тип структур — это, можно сказать, тупики эволюции. Для равновесных стационарных структур малое возмущение «сваливается» на ту же самую структуру. Второй тип — это структуры, способные самопроизвольно возникать и развиваться в активных, рассеивающих (диссипативных) средах в состояниях, далеких от термодинамического равновесия. Для обозначения такого типа структур Пригожин предложил использовать понятие диссипативной структуры. Именно они в фокусе внимания синергетики.

Диссипативные структуры проявляют характерное свойство: в состояниях неустойчивости они могут оказаться чувствительными к малейшим случайным отклонениям в среде. Краткий момент неустойчивости, балансирования системы на острие выбора между будущими состояниями, когда судьба всей системы может зависеть от вторжения одной случайной флуктуации, называется в синергетике бифуркацией.

Исследования явлений самоорганизации в химических процессах привели Пригожина к созданию собственной обобщенной теории самоорганизации, далеко выходящей за пределы химии.

Он называет ее по-разному: нелинейной неравновесной термодинамикой, наукой о сложном, теорией перехода от хаоса к порядку, но чаще всего теорией диссипативных структур. Пригожин предпочитает не пользоваться термином «синергетика», хотя по своему внутреннему содержанию его исследования, бесспорно, относятся к синергетической теории эволюции и самоорганизации сложных систем.

Но создание теории самоорганизации для Пригожина — еще не самоцель. Его сверхзадача — использовать данную теорию для раскрытия глубинных механизмов происхождения живого. Он стремится преодолеть качественный разрыв между описанием живой и неживой природы или по меньшей мере — что лежит в пределах возможностей современной науки — добавить еще несколько пролетов к тому мосту, который ученые издавна пытаются навести над пропастью, лежащей между ними.

«Жизнь, заведомо укладывающаяся в рамки естественного порядка, предстает перед нами как высшее проявление происходящих в природе процессов самоорганизации.

Мы... утверждаем, что, коль скоро условия для самоорганизации выполнены, жизнь становится столь же предсказуемой, как неустойчивость Бенара или падение свободно брошенного камня» , — писали Пригожин и Стенгерс.

В поисках связующих звеньев между живым и неживым Пригожин опирался на данные молекулярной биологии, находящейся как бы посередине реки, разделяющей два берега. Он высоко оценивал модель предбиологической эволюции, разработанную немецким ученым М. Эйгеном (р. 1927). За изучение чрезвычайно быстрых химических реакций, возникающих в результате вывода системы из равновесия очень краткими энергетическими импульсами, он был удостоен в 1967 г. Нобелевской премии по химии. Исследования Эйгена показали, что системы полимерных молекул — молекул, которые, взятые сами по себе, лишены в традиционном представлении и «капли» жизни, — способны поддерживать собственное существование через цикл самовоспроиз- водства и противодействия возмущающим влияниям извне. Меха-

' Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. С. 155.

низм их самосохранения и адаптации к окружающей среде является прообразом механизма воспроизводства живых организмов через цепи ДНК.

Пригожин говорит о спонтанных островках самоорганизации при переходе к живому: «По-видимому, разумно предположить, что некоторые из первых стадий эволюции к жизни были связаны с возникновением механизмов, способных поглощать и трансформировать химическую энергию, как бы выталкивая систему в сильно неравновесные условия. На этой стадии жизнь, или „пред- жизнь“, была редким событием и дарвиновский отбор не играл такой существенной роли, как на более поздних стадиях»[4]^.

Взгляд на природу как на единое целое, где деление на живое и неживое не является абсолютным, но связано с ограниченностью нашего понимания вещей, можно проследить далеко вглубь истории человеческой мысли. Более характерен он для восточной философии, но имел влияние и на Западе. В числе приверженцев такого взгляда и, в сущности, отдаленных предшественников синергетического мировоззрения стоит упомянуть Ф.

В. Й. Шеллинга, который строил свою философию исходя из представления о природе как о едином живом организме. «Неорганическая и органическая природа связаны одним и тем же началом»[5]^, — писал он, усматривая такое начало в феноменах «организации» и спонтанного творческого акта. Как природа в целом, так и отдельные сущности претерпевают процесс неограниченного и вечного становления, рекуррентного по своей природе. «Отдельные вещи природы составляют не прерывный или уходящий в бесконечность ряд, а сплошную, возвращающуюся к самой себе цепь жизни, в которой каждое звено необходимо для целого, подобно тому как и оно само ощущает целое и не может претерпеть изменения своего отношения без проявления признаков жизни и чувствительности»[6]*. Включенность отдельных вещей в этот единый динамический процесс есть показатель того, как «временнбе вводится в вечное» и «вечность отражается во временном».

Если подобные идеи высказывались давно, то что нового внесла синергетика? Ее новшество и шаг вперед по отношению к предшествующим представлениям о единых началах живого и неживого заключаются в междисциплинарном научном и обобщеннотеоретическом изучении тех закономерностей, которые составляют универсальную основу процессов самоорганизации и эволюции сложного в мире, и в постоянном подкреплении своих теоретических представлений многочисленными опытными данными базовых научных дисциплин.

<< | >>
Источник: Алюшин Алексей Львович, Князева Елепа Николаевна. Темпомиры: Скорость восприятия и шкалы времени. М.: Издательство ЛКИ, 2008— 240 с.. 2008

Еще по теме Преджизнь:

  1. Учение Тейяра де Шардена
  2. §9. Этапы эволюции жизни в исследованиях Пьера Тейяр де Шардена
  3. Оглавление
  4. Преджизнь
  5. Первичная атмосфера Земли и возникновение жизни
  6. ПРИРОДА КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА. БИОСФЕРА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ
  7. § 7. Современная религиозная философия
  8. § 3. Космологический вариант философии жизни