Организация

Принципы организации

Материальным объектам присуща единая тенденция, направленная на выравнивание всех неоднородностей, разрушение структуры, утерю качеств, т. е. увеличение энтропии. В основе этой тенденции лежит второй закон термодинамики.

Представим себе многомерное пространство, по осям которого откладываются значения величин, соответствующих отклонению характеризующих систему переменных от оптимальных значений. Если наблюдать за системой, в которой увеличивается энтропия, то окажется, что точка, отображающая систему в этом пространстве, перемещается к границе области допустимых значений существования системы. При выходе точки на границу области существования система разрушается. Для того чтобы системы (объекты) могли длительно существовать, эта тенденция должна быть ослаблена или полностью скомпенсирована какими-то постоянными факторами. Этой цели служит организация как способ длительного удержания энтропии в пределах, определяющихся областью существования системы. Возможна даже такая организация, при которой отображающая систему точка не только не движется к границе области допустимых значений, но, наоборот, движется к началу координат, т. е. к оптимуму.

Итак, система - это не просто набор качеств, проявляющихся при взаимодействии между ее элементами, но и основанный на организации способ сохранения качеств во времени.

На каких же принципах может основываться эта организация? Можно выделить три принципиально отличающихся способа (принципа), которые ориентировочно назовем пассивным статическим, пассивным динамическим и активным динамическим. (Оговоримся, что, по-видимому, этим не исчерпываются все возможные способы организации и возможна их иная классификация.)

Сущность названных способов организации рассмотрим на примере из области механики. Этот же пример, правда, в несколько отличающемся аспекте, использован Шредингером в книге "Что такое жизнь с точки зрения физики".

Физический маятник, отклоненный от вертикального положения, обладает потенциальной энергией. Простейший способ сохранить эту энергию - поставить препятствие на пути движения маятника к вертикальному положению. Если теперь на маятник и препятствие не действуют никакие силы, кроме тяготения, потенциальная энергия будет сохраняться длительное время, пока увеличение энтропии не приведет к потере структурности, разрушению ограничений, наложенных на степени свободы движения маятника, к колебательным движениям и к превращению потенциальной энергии в кинетическую и тепло.

Воздействия на отклоненный маятник и препятствие со стороны среды, если только эта среда не организована специальным образом для сохранения потенциальной энергии маятника, приводят в общем случае лишь к ускорению процесса разрушения ограничений. Разрушение произойдет тем быстрее, чем разнообразней и интенсивней воздействия среды, то есть чем более открытой является система маятник - препятствие. Другой часто встречающийся в литературе пример - это камень, лежащий в углублении на склоне горы. Камень обладает потенциальной энергией и сохраняет ее во времени.

Итак, первый способ организации, направленный на сохранение качеств системы (в приведенных примерах потенциальной энергии), состоит в создании структуры - постоянных взаимодействий, замедляющих возрастание энтропии. Такой способ является пассивным. Среда на систему оказывает разрушающее воздействие. Назовем этот способ существования пассивным статическим.

Вернемся к примеру с маятником. Если отклонить маятник и отпустить, он будет совершать колебания в вертикальной плоскости. Если бы не было сопротивления среды, то есть потерь на трение и сопротивление воздуха, маятник совершал бы незатухающие колебания и средняя величина потенциальной энергии сохранялась бы постоянной. При этом потенциальная энергия маятника, уменьшаясь при его движении к вертикальному положению, целиком превращается в кинетическую, которая, в свою очередь, за счет организации целиком тратится на новое отклонение маятника от вертикального положения и восстановление начального уровня потенциальной энергии.

Организация здесь состоит в конструктивном способе использования энергии, высвобождающейся при движении к состоянию равновесия, для восстановления неравновесного состояния.

Реальный (не математический) маятник потеряет с течением времени потенциальную энергию из-за сопротивления среды и остановится. Это время зависит от величины начальной потенциальной энергии и интенсивности потерь.

Итак, второй способ организации, направленной на сохранение качеств системы, состоит в том, что энергия, высвобождающаяся при движении системы к равновесному состоянию, используется для восстановления неравновесного состояния. Процесс целиком замыкается внутри системы. Среда, так же как и в первом случае, оказывает преимущественно разрушающее систему воздействие. Назовем второй способ организации пассивным динамическим способом существования.

Примерами несколько отличающихся вариантов относительно стабильного существования пассивных динамических систем являются атом и планетная система. По-видимому, комбинация первого и второго пассивных способов организации характерна для большинства неживых систем.

Снова вернемся к маятнику. Для того чтобы маятниковые часы все же не останавливались, человек присоединяет к маятнику дополнительный периодически восстанавливаемый внешний источник энергии, компенсирующий потери на трение. Нарастание энтропии в системе теперь компенсируется "поглощением негэнтропии" внешнего источника энергии - например, потенциальной энергии гири. При этом потенциальная энергия маятника остается в среднем постоянной. Потенциальная энергия гири монотонно уменьшается и периодически увеличивается человеком.

Энтропия маятника остается в среднем постоянной за счет того, что система как бы "питается негэнтропией" среды. В приведенном примере этот процесс осуществляется извне, человеком, а не за счет системной организации. Система с маятником сама по себе остается пассивной. Однако в природе существуют активные системы, пример - живые организмы (животные и растения), самостоятельно "питающиеся" негэнтропией среды.

В таких системах необходима организация обмена системы со средой, состоящая в том, что свободная энергия системы, находящейся постоянно в неравновесном состоянии, выделяется при движении к равновесию (увеличение энтропии) и расходуется на использование обладающих свободной энергией (негэнтропией) компонентов среды для восстановления неравновесной структуры и продолжения этого непрерывно повторяющегося процесса.

Системы, реализующие описанный принцип организации (существования), могут быть только открытыми, поскольку для них принципиально необходимо непрерывное взаимодействие со средой. Назовем этот способ существования активным динамическим.

Итак, все существующие в мире системы (объекты) обладают какой-то организацией,обеспечивающей взаимодействие образующих целое элементов, внешние качества целостных систем и их существование во времени. В заключение к приведенным ранее определениям системы - не в качестве альтернативы, а лишь как дополнение - добавим еще одно: система - это основанный на организации способ своего существования, т. е. способ создания и сохранения целостности и качественной определенности.