Философия энтропии. Негэнтропийная перспектива

Илья Романович Пригожин творчески развил мысль, намеченную Шредингером. На основе концепции образования стабильных диссипативных структур в системах, далеких от равновесия, он попытался математически сформулировать правила, предсказывающие создание новых форм. Он доработал нелинейную модель реакции Бориса Павловича Белоусова и Анатолия Марковича Жаботинского – теоретическую модель для автокаталитической реакции[42]. Необходим прилив энергии или отлив энтропии, ее диссипация. Согласно мнению этого светила фундаментальной науки, тело рассеивает энтропию в окружающую среду, тем самым усложняясь. При определенных условиях суммарное уменьшение энтропии живой системы (являясь результатом ее взаимодействия с окружающей средой) превосходит ее внутреннюю энтропию, что обеспечивает возможность саморегуляции, т. е. возникновения определенных структур из хаотических единиц. Такие структуры могут переходить во все более упорядоченные системы с меньшим количеством энтропии. В условиях, далеких от равновесия, возможно спонтанное возникновение новых типов структур. Иными словами, в радикально неравновесных условиях может наступить переход от беспорядка к порядку. Возможны динамические состояния материи, отражающие взаимодействие данной системы и среды. Живые системы в состоянии гибко реагировать на изменения в системе.

Жизнь – это борьба за свободную энергию, процесс конверсии энергии в годную для употребления форму. Наряду с уменьшением энтропии, т. е. установлением порядка в собственных границах, биологическая система способна увеличить порядок и в своем окружении. Следовательно, в живом мире существует множество противостоящих энтропии процессов: материя становится более организованной, энергия – более концентрированной, структуры – более дифференцированными, функции – более специализированными, а система в целом – более интегративной. На высшем, из нам известных уровней целостность, как результат этой интеграции, приобретает смысл и значение.

Здесь мы вкратце изложим идеи Пригожина, являющиеся ключевыми для понимания феномена энтропии.

Ответ открытых систем на вызовы, с которыми они сталкиваются, является новым уровнем организации. Чем сложнее диссипативная структура (открытая система, обменивающаяся материей, энергией и информацией с окружающей средой, – например, урбанистическое развитие, нейронные сети и т. д.), тем она полнее и гармоничнее, поэтому ей необходимо больше энергии для существования. Проток энергии через диссипативные структуры обусловливает термодинамические флуктуации. Если флуктуация превысит возможный уровень абсорбции ее системой, система вынуждена реорганизоваться. Но реорганизация всегда требует еще большей степени сложности и когерентности и еще большего протока энергии. Любая новая структура, возникшая путем реорганизации системы, будучи сложнее, чем предыдущая, становится чувствительнее к флуктуациям, т. е. вынуждена снова реорганизоваться. Усложнение повышает уровень нестабильности, требуя дополнительной реорганизации, ускорения эволюционного развития и протока энергии.

Организованные системы возникают в условиях нелинейной флуктуации энергетических состояний, далеких от равновесия. Упорядоченные структуры, спонтанно возникшие из беспорядка, реализуются в экосистемах. Например, временная структура в системе хищник-добыча характеризуется определенным периодическим колебанием численности популяции животных. Процесс самоорганизации основан на обмене энергией и массой с окружающей средой, что обеспечивает поддержание искусственно созданного состояния текучего равновесия, где затраты на упорядочение возмещаются извне. Поступление новой энергии или материи повышает неравновесие. В конечном итоге разрушаются старые связи между элементами системы – связи, определяющие ее структуру, и устанавливаются новые связи, ведущие к совместным процессам, т. е. к коллективному поведению этих систем.

Живой мир является совокупностью процессов самоорганизации, лежащих в основе любого эволюционного развития. Изменения, возникающие в системе, не исчезают, а аккумулируются[43], образуя новый порядок и новые структуры. В неорганическом мире обратная связь между следствиями нелинейных реакций и их причинами проявляется относительно редко, тогда как в живых системах она является почти правилом – молекулярная биология объясняет перенос и обработку генетической информации именно с помощью нелинейного механизма. Открытые системы постоянно флуктуируют и на определенном этапе могут достичь точки бифуркации (раздвоения). В некоторый момент невозможно точно понять, в каком направлении будет дальше развиваться система – перейдет ли она в хаотическое состояние или на новый, высший уровень организации. Для биосферы точкой бифуркации является импульс к ее развитию новым, ранее неизвестным образом.