Открытые системы вдали от равновесия
I. В открытой системе вдали от равновесия при большом оттоке энтропии в окружающую среду ("энтропийный насос") общая энтропия системы уменьшается, и происходит структурообразование.
II. При некоторых критических значениях внешнего потока энергии или вещества в системе из неупорядоченных состояний вследствие потери устойчивости могут возникать упорядоченные, (т. н. диссипативные структуры).
III. Диссипативные структуры могут возникать в открытых системах, далеких от равновесия в результате экспорта энтропии; это упорядоченные самоорганизущиеся образования, устойчивые относительно малых возмущений; они могут быть пространственного, временного и пространственно-временного характера. Существует некий базисный набор диссипативных структур, а именно: распространение единичного фронта возбуждения (например, границы фазового перехода), распространение импульса стабильной формы, стоячие волны, спиральные волны (вращающиеся вихри или ревербераторы).
IV. Свойства диссипативных систем:
- свойства системы не выводятся из свойств элементов;
- имеет место быть кооперативное взаимодействие между элементами;
- неконтролируемые флуктуации могут усиливаться и играть роль решающего фактора, направляющего эволюцию системы;
- системы могут приспосабливаться к окружению несколькими различными способами, и в точке бифуркации лишь случай решает, какое из этих решений будет реализовано.
V. Примеры диссипативных структур.
- Конвективные ячейки Бенара. Возникают в жидкости или газе, находящимися в прслойке между двумя горизонтальными параллельными плоскостями, температура верхней больше на дельта Т. В зависимости от значений параметров среды и прослойки тепло между пластинами переносится либо за счет молекулярной передачи энергии хаотически движущимися молекулами, либо, при некотором критическом значении параметров, возникает конвективное движение и среда структурируется в виде небольших ячеек (ячеек Бенара). В механизме самоорганизации, особого внимания заслуживает различие между дальнодействующим характером процесса (порядка см, м, км) и малыми расстояниями, на которые простираются силы взаимодействия между молекулами (порядка ангстрем). Здесь же проявляется не только детерменизм процесса, но и случайность (непредсказуемость) направления вращения ячеек.
- Турбулентность. При превышении скоростью обтекания тела некоторого порога, в изначально ламинарном течении появляются вихри, попеременно вращающиеся то в одну, то в другую сторону. Ламинарное течение перестраивает структуру и переходит в турбулентное.
- Лазер. Рассматривается схема работы типичного лазера и процесс его перехода из режима лампы (на разных длинах волн и в разной фазе) в режим лазера (на одной длине волны и в одной фазе) , т. е. к когерентному
- Реакция Белоусова-Жаботинского. Происходит в химически диссипативной системе. При этом появляются пространственные и временные структуры. В результате реализации процесса в тонких слоях раствора между пластинами наблюдается явление образования спиральных волн (ревербераторов).
