A fent tárgyalt, a rendszerek átalakulásához vezető szervezeti folyamatok két formában valósulhatnak meg: 1) céltudatos tudatos emberi tevékenység - szervezés és 2) önszerveződés.

Az önszerveződési folyamatoknak három típusa van:

· folyamatok, amelyek következtében létrejön egy szervezeti forma spontán, azaz minőségileg új, integrált formáció jön létre egy bizonyos szintű objektumhalmazból;

· folyamatok, amelyek fenntartanak egy bizonyos szintű szervezeti formát, amikor külső és belső feltételek működése;

· szervezeti forma fejlesztési és önfejlesztési folyamatai, amelyek képesek felhalmozni és felhasználni a múltbeli tapasztalatokat.

Az önszerveződés problémája a kibernetikában kezdett intenzíven kifejlődni, különösen N. Wiener, J. von Neumann, W. Ashby és mások munkáiban, ahol elválaszthatatlanul összekapcsolódott az irányítás tulajdonságával, és a hangsúly az volt. a szervezés problémájáról. Nem nehéz belátni, hogy az önszerveződés itt kimondottan vagy implicit módon feltételezi vagy egy külső ágens (egy emberi szervező) jelenlétét, vagy egy célt, amelyet az önszervező rendszer – ismét egy személy – ad.

A szervezetelmélet fejlődéséhez azonban csak a szinergetikában járul hozzá újat az önszerveződés problémájának kibontakozása, a szervezés kérdését a menedzsmenttel való kapcsolaton kívül is figyelembe véve, és inkább a szervezet és az én fogalmának összekapcsolásának problémájára koncentrálva. -szervezettség, rend és rendezetlenség, entrópia és információ.

Ez a nézőpont szerintünk produktívabb, hiszen az „önszerveződés” fogalom tartalmának feltárásával automatikusan gazdagítjuk a „szervezet” fogalmát. A szervezetet az önszerveződéssel lehet megérteni és meghatározni, fordítva viszont nem. Elképzelhető, hogy számos kísérlet egy általános szervezetelmélet felépítésére továbbra is hiábavaló marad, többek között azért, mert nem fordítanak kellő figyelmet az önszerveződés jelenségének vizsgálatára. A szinergetika nemcsak ennek a jelenségnek a tanulmányozását és a szinergetikus hatások maximalizálását (minimalizálását), hanem az önszerveződési folyamatok irányítását is feladatává teszi. A meglévő „irányított fejlesztés” kifejezést az „irányított fejlesztés” kifejezéssel kell helyettesíteni.

Van egy olyan álláspont, amely szerint a szervezeti formák kialakításában a külső környezet szerepe dominál, vagyis az anyagi struktúrák kialakulását szinte teljes mértékben külső tényezők határozzák meg, ezért elvileg helytelen lenne az önszerveződést figyelembe venni. csak a rendszer tisztán belső tulajdonságaként: az önszerveződés lehetetlen a külső környezet nélkül.

Az önszerveződés nem valamiféle lokális folyamat, amely a külső környezettől függetlenül megy végbe. A teljes külső tér-idő környezettel való nyilvánvaló kapcsolat ténye mellett az anyagi rendszerek önszerveződése a korábbi történelemtől is függ. Ám bár az önszerveződés függ a külső környezet típusától, a fejlődés történetétől és megvalósításának lehetséges formáitól, bár a külső körülmények fontos szerepet játszanak az anyagi rendszerek viselkedésének megválasztásában, ez utóbbit lehetetlen megmagyarázni csupán az alapján. külső tényezők, mint meghatározó tényezők.

Az önszerveződési elvek nyilvánosságra hozatala alapvetően az önszerveződés fogalmának megértésén és megfelelő meghatározásán múlik. Amint az irodalmi forrásokból következik, az önszerveződés egy olyan fogalom, amely a belső determinánsok meghatározott külső feltételek melletti hatásának eredményeként létrejövő szerkezetképződés folyamatát jelöli. Sőt, a struktúrák kialakulásának oka a belső determinánsok, a rendszer belső tulajdonságai, míg a külső feltételek (tényezők) csak okok.

Így sok szerző az önszerveződés fogalmának meghatározásakor teljesen helyesen belső okokat jelöl meg meghatározóként, ugyanakkor figyelmen kívül hagyja (vagy lényegtelen dologként mellőzi) azt a tényt, hogy a rendszer nyitott a külső indító hatásokra. Ugyanakkor egyes filozófusok a külső meghatározókat részesítik előnyben, vagyis úgy vélik, hogy a külső környezet szerepe dominál. Az önszerveződés fogalmának javasolt definíciójában, amint az könnyen belátható, két nézőpont konvergenciája van, de az önszerveződés megértésének éppen ez a megközelítése a legígéretesebb.

Az önszerveződés a szinergetikus megértésben az a folyamat, amelyben az időben és (vagy) térben erősen rendezett struktúrák spontán kialakulnak bármilyen természetű heterogén nyitott nemegyensúlyi dinamikus rendszerekben a rendszeren belüli szabályszerűségek miatt, külső hatások hatására.

Az önszerveződés fogalma szorosan összefügg a rend és a rendezetlenség alapvetőbb fogalmaival.

A rend-rendellenesség-probléma felkelti a különböző területeken dolgozó kutatók figyelmét. modern tudomány. Ezeket a fogalmakat, amelyek először a fizikában merültek fel, a jelenségek széles körének tanulmányozására használják nemcsak a természet-, a műszaki-, hanem a társadalomtudományokban is, ami azt jelzi, hogy következetesen kell fejleszteni és tisztázni a rend és a rendezetlenség fogalmát a világban. az anyag szerkezete.

A „rend” és a „rendetlenség” fogalma, valamint az önszerveződés fogalma kulcsfontosságú a szinergetikában, amely nemcsak a stabil makroszkopikus struktúrák kialakulásának folyamatait vizsgálja bármilyen természetű komplex, nem egyensúlyi nyitott dinamikus rendszerben, mind időben. és a tér, hanem az ellenkező jelenség is - a rendezett állapotokból a káoszba való átmenet. Az önszerveződés és a káosz, vagy általánosabban a rend és a rendezetlenség az anyag alapvető szerkezeti jellemzői.

A fent tárgyalt, a rendszerek átalakulásához vezető szervezeti folyamatok két formában valósulhatnak meg: egy személy (szervezet) céltudatos tudatos tevékenysége és önszerveződése.

Az egyik központi probléma az önszerveződés folyamatának leírása, a célirányos szerveződés és az önszerveződés folyamatai közötti kapcsolatok ismerete. Az önszerveződési mechanizmusok tanulmányozásának megközelítései e mechanizmusok óriási változatosságához és változatosságához kapcsolódnak. A tudósok a következő kérdésekkel küszködnek: milyen mechanizmusok állnak e folyamatok hátterében; milyen okok idézik elő a rendszerek önszerveződési folyamatait; vannak-e olyan Általános elvek; lehetséges-e használni modern nyelvés tudás, hogy közelebb kerüljenek ezeknek a rendkívül összetett folyamatoknak a megértéséhez?

Az önszerveződés fontossága a természeti és társadalmi folyamatok szempontjából Arisztotelész óta a kutatás tárgya, igaz, elvont filozófiai, sőt teológiai szinten. Hogyan működik a világ; mi a kiváltó oka az évmilliárdok óta létező Univerzum integritásának és stabilitásának – erről több száz munka született.

Az önszerveződés jelenségének fő tudományos előfeltételeit A.A. Bogdanov a „Tektológiában”; különböző struktúrákat és azok egészét vizsgálta az információs és irányítási folyamatok szemszögéből. A munka egyik alaptézise a céltudatos szervezés és egy bizonyos, a külső környezet aktivitását legyőző „tevékenység” kapcsolata. A szervezeti formák változtatásával a stabilabb formák megőrzésének tendenciája valósul meg a kevésbé stabil formák rovására. Minden munkája a rendszerek szervezési célszerűségének, a rendszeren belüli elemek közötti egyensúlytalan viszonyok, valamint a rendszer és a külső környezet közötti nem egyensúlyi viszonyok problémájának szenteli. A kérdés történetéről szólva még egyszer hangsúlyozni kell, hogy Bogdanov kutatása az általános tudományos kutatás státuszába tartozik, a kibernetika és a szinergetika prológusa volt.

Az önszerveződés koncepciója a tudományos élet egyik legfényesebb és legígéretesebb irányzata elmúlt évtizedben. Az önszerveződési folyamatok vizsgálata annak interdiszciplináris jellegén és szisztematikus megközelítésén alapul. Fizikusok, filozófusok, közgazdászok, vegyészek, ökológusok, szociológusok és más szakterület tudósai írnak az önszerveződésről. A mindennek a mindennel való kapcsolatának tudatosítása szükségessé teszi általános megbeszélésüket. A tudományok kölcsönhatása ebben a kérdésben még nem integrálódott kellően, de a kapcsolat egyre szorosabbá válik: közös kutatási tárgy, közös feladatok, csere tudományos módszerekés ötletek stb.

A probléma elégtelen kutatása ad okot különböző értelmezések az önszerveződés fogalmának meghatározásában. BAN BEN kortárs alkotások Találhatók egymástól teljesen eltérő definíciók: egyeseknél az önszerveződés jelenségét belső okok magyarázzák, pl. a domináns szerepet a rendszerelemek belső kölcsönhatásai kapják; másokban a külső tényezőket nevezik a rendszerek önszerveződésének fő okainak, a rendszer stabilizálódását pedig a rendszer környezeti hatásokra adott reakciójával magyarázzák. Így az önszerveződés fogalma és annak elméleti-kognitív státusza gyerekcipőben jár.

Önszerveződés alatt visszafordíthatatlan folyamatot értünk, amely az alrendszerek kooperatív kölcsönhatása eredményeként a rendszer pozíciójából hatékonyabb struktúrák kialakulásához vezet.

Önszerveződés Az önszerveződés visszafordíthatatlan, egymást követő folyamataiból (ciklusaiból) álló komplex rendszerek fejlődésének fő folyamata. A rendszerek önszerveződésének evolúciója teleologikus abban az értelemben, hogy maga az anyag, az energia és az információ egyre tökéletesebb (hatékonyabb) szerkezetéhez és dinamikájához vezet. Az önszerveződéshez nincs szükség rendszeren kívüli vagy rendszer feletti célmeghatározásra. Minden önszerveződés és fejlődés feltételei a következők:

a) energiaáramlás dinamikus rendszeren keresztül;
b) a rendszer heterogenitása, sokfélesége;
c) szelekció - az elutasított alrendszerek vagy elemek megszüntetése vagy megsemmisítése.

Az önszerveződési folyamatoknak három típusa van:

folyamatok, amelyek következtében létrejön egy szervezeti forma spontán, azaz minőségileg új, integrált formáció jön létre egy bizonyos szintű objektumhalmazból;

folyamatok, amelyek fenntartanak egy bizonyos szintű szervezeti formát, amikor működésének külső és belső feltételei megváltoznak;

szervezeti forma fejlesztési és önfejlesztési folyamatai, amelyek képesek felhalmozni és felhasználni a múltbeli tapasztalatokat.

Az önszerveződés problémája a kibernetikában kezdett intenzíven kifejlődni, különösen N. Wiener, J. von Neumann, W. Ashby és mások munkáiban. Ezek a szerzők az önszerveződést az irányítás és a fókusz tulajdonságával hozták összefüggésbe a szervezés problémájáról. Könnyen belátható, hogy az önszerveződés itt kimondottan vagy implicit módon feltételezi vagy egy külső ágens (egy emberi szervező) jelenlétét, vagy egy olyan célt, amelyet egy személy az önszervező rendszernek ad.

Csak a szinergetikában járul hozzá új módon a szervezetelmélet fejlődéséhez az önszerveződés problémájának kidolgozása, a szervezés kérdését a menedzsmenttel való kapcsolaton kívül is figyelembe véve, és a szervezet és az önszerveződés fogalmának összekapcsolásának problémájára fókuszálva. rend és rendezetlenség, entrópia és információ.

Ez a nézőpont produktívabb, hiszen az „önszerveződés” fogalom tartalmának feltárásával a „szervezet” fogalma gazdagodik. A szervezetet az önszerveződéssel lehet megérteni és meghatározni, fordítva viszont nem. Elképzelhető, hogy számos kísérlet egy általános szervezéselmélet felépítésére még mindig nem járt sikerrel, többek között az önszerveződés jelenségére való elégtelen figyelem miatt. A szinergetika nemcsak ennek a jelenségnek a tanulmányozását és a szinergetikus hatások maximalizálását (minimalizálását), hanem az önszerveződési folyamatok irányítását is feladatul tűzi ki maga elé. Az „irányított fejlesztés” kifejezést az „irányított fejlesztés” kifejezéssel kell helyettesíteni.

Van egy olyan álláspont, amely szerint a szervezeti formák kialakításában a külső környezet szerepe dominál, vagyis az anyagi struktúrák kialakulását szinte teljes mértékben külső tényezők határozzák meg, ezért elvileg helytelen csupán az önszerveződést tekinteni. mint a rendszer belső tulajdonsága: az önszerveződés lehetetlen a külső környezet nélkül.

Az önszerveződés nem egy lokális folyamat, amely a külső környezettől függetlenül megy végbe. Ám bár az önszerveződés függ a külső környezet típusától, a fejlődés történetétől és megvalósításának lehetséges formáitól, bár a külső körülmények fontos szerepet játszanak az anyagi rendszerek viselkedésének megválasztásában, ez utóbbi nem magyarázható csak külső tényezők alapján. mint meghatározóak.

Az önszerveződést célszerű felosztani természetes önszerveződésre és mesterséges rendszerek önszerveződésére. Nyilvánvaló, hogy az ember megjelenése előtt a természetes önszerveződés „tiszta” formában létezett. És most az ilyen önszerveződési folyamatok természetesen előfordulnak a természetben. A mesterséges rendszerek önszerveződése magában foglalja az emberi kéz által létrehozott önszerveződő rendszerekben előforduló folyamatokat. Nyilvánvaló azonban, hogy az önszerveződési folyamatok természete nem függ a rendszer típusától, és előfordulásának természetes előfeltételei, valamint magának a folyamatnak a leírására szolgáló formalizált apparátus azonos.

Meg kell jegyezni, hogy nem csak a mesterséges, hanem sok természetes rendszerben is az ember képes befolyásolni a szabályozási paramétereket és a „sztochasztikus” erőket, és ezáltal bizonyos mértékig előre meghatározni a rendszer állapotának változásának pillanatát ( bifurkációs pont) és ennek megfelelően egy önszerveződő rendszer fejlődési forgatókönyve. Ebben az esetben a szerveződés és az önszerveződés folyamatai közötti határ elmosásáról beszélhetünk.

Ugyanezen okból nem beszélhetünk a „szervezet” és az „önszerveződés” fogalmak szembeállításáról, mint ahogy e fogalmak közötti kapcsolat sem redukálható a „tágabb - szűkebb” formális-logikai megértésére (ez összetett). , sem állítja szembe őket. Ez két egymást kiegészítő folyamat. Példa erre a demográfiai rendszer, amelyben a legvilágosabban megnyilvánul a szerveződés és az önszerveződés dialektikus egysége.

Az önszerveződés elveinek feltárása az önszerveződés fogalmának megértésétől és megfelelő meghatározásától függ. Amint az irodalmi forrásokból következik, az önszerveződés egy olyan fogalom, amely a belső determinánsok meghatározott külső feltételek melletti hatásának eredményeként létrejövő szerkezetképződés folyamatát jelöli. Ebben az esetben a struktúrák kialakulásának oka a belső determinánsok, a rendszer belső tulajdonságai, míg a külső feltételek (tényezők) csak okok.

Ugyanakkor egyes filozófusok előnyben részesítik a külső determinánsokat, pl. hisz abban, hogy a külső környezet szerepe dominál. Az önszerveződés fogalmának javasolt definíciójában két nézőpont konvergenciája tapasztalható, de az önszerveződés megértésének éppen ez a megközelítése tűnik a legígéretesebbnek.

Az önszerveződés fogalma szorosan összefügg a rend és a rendezetlenség alapvetőbb fogalmaival. A „rend-rendellenesség” problémája felkelti a kutatók figyelmét a modern tudomány különböző területein. Ezeket a fogalmakat, amelyek először a fizikában merültek fel, a jelenségek széles körének tanulmányozására használják nemcsak a természet-, a műszaki-, hanem a társadalomtudományokban is, ami azt jelzi, hogy következetesen kell fejleszteni és tisztázni a rend és a rendezetlenség fogalmát a világban. az anyag szerkezete.

A „rend” és a „rendellenesség” fogalma, valamint az „önszerveződés” kulcsfontosságú a szinergetikában, amely nemcsak a stabil makroszkopikus struktúrák kialakulásának folyamatait vizsgálja bármilyen természetű komplex, nem egyensúlyi nyitott dinamikus rendszerekben, idő és tér, hanem az ellenkező jelenség is - átmenet rendezett állapotból káoszba. Az önszerveződés és a káosz, vagy általánosabban a rend és a rendezetlenség az anyag alapvető szerkezeti jellemzői.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Bevezetés

1. Önszerveződés elmélet

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

Az önszerveződés olyan céltudatos folyamat, amelynek során egy komplex dinamikus rendszer szerveződése jön létre, reprodukálódik vagy fejleszthető. Az önszerveződés tulajdonságait különböző természetű objektumok tárják fel: sejt, szervezet, biológiai populáció, biogeocenózis, emberi kollektív Dubnischeva T.Ya., Pigarev A.Yu. Modern természettudomány. Novoszibirszk: LLC Publishing House UKEA, 2006. 122. o.

Az önszervező rendszerek fejlesztésének fő kritériuma a tartalék növelése szabad energia, amely hasznos munka elvégzésére kiadható. Ugyanakkor magának a rendszernek a természete egyáltalán nem fontos - legyen az primitív hőgép vagy egy hatalmas ország gazdasága -, ha a rendszer nem egyensúlyi állapotban van, és anyagot és energiát cserél a környezettel, akkor az összes legáltalánosabb minta. fejlesztések érvényesek rá. Például a marxista politikai gazdaságtan szokásos fogalmai szerint ez a fejlődési kritérium az értéktöbblet vagy a többlettermék törvényeként van megfogalmazva - ez csak megjelölés kérdése, de jelentésükben ezek a fogalmak izomorfak. Ha pedig a jövőben bármilyen, energia-anyagi szempontból értelmezett tisztán közgazdasági kategória kétértelműnek vagy éppen ellentmondásosnak tűnik, érdemes elgondolkodni azon, vajon ennyire univerzális-e a közgazdaságtan tudománya, esetleg számos alaptörvényt még nem fedeztek fel azt?

A munka célja az önszerveződési folyamatok átgondolása.

A munka célja az önszerveződés elméletének meghatározása; nem egyensúlyi folyamatok és nyitott rendszerek jellemzése; tanulmányozza a disszipatív struktúrák önszerveződését.

1. Önszerveződés elmélet

Az ismert G. Becker a közelmúltban Nobel-díjat kapott a társadalmi jelenségek gazdasági motivációjának elméletéért, azonban ugyanezek a motivációk egyszerűen a fizikában legalább száz éve ismert legkisebb cselekvés elvéből következnek.

Visszatérve a progresszív fejlődés általános energia-anyag törvényeihez, megjegyezzük, hogy egy konjugált rendszerben a szabad energia növekedése lehetséges mind a külső tényezők miatt - kiterjedt fejlődési út, mind a belső tényezők miatt - intenzív. Valós körülmények között, amikor a konjugált áramlás ereje véges, az extenzív fejlesztésnek mindig van határa, amely után a fejlesztés folytatásához a rendszernek át kell térnie egy intenzív pályára, amely a fogadott felhasználás hatékonyságának növekedésével jár. energia, saját hatásfokának növekedése, ami az egységnyi térfogatra eső energiakoncentrációt jelenti. Ha a kiterjedt fejlődési úthoz egy jó antropogén analóg növeli az izomerőt, akkor az intenzív út esetében a következők nagyon jelzésértékűek mindennapi példa. Hajunk fésülésénél és borotválkozásánál megközelítőleg azonos izomerőt fejtünk ki, de utóbbi esetben ugyanaz az energia egy mikronos felületen koncentrálódik, és több száz atmoszféra nagyságrendű nyomást hoz létre, ami a legjobb ipari présgépekhez és sok alkalommal meghaladja az ember fizikai képességeit. A koncentrált energia több munkát végez, mint a koncentrálatlan – ez a lényege annak az intenzív fejlődési szakasznak, amelyben az emberiség ma találja magát.

A fejlődés intenzív útja azonban nem lehet végtelen - az egységhez közeli hatékonysággal véget is ér - egyszerűen nincs hol tovább fejlődnie a rendszernek. Ebben az állapotban nincs sok választási lehetőség - vagy leépülni, miután kimerítettük a teljes erőforráskészletet, vagy lezárni az energia-anyag ciklusokat és egyensúlyban működni. Az ilyen természetes szelekció eredményeként csak azok a rendszerek maradnak meg, amelyek a zárt ciklusok elvén működnek - ezt a fajta fejlődést ökológiainak nevezik. Meg kell jegyezni, hogy az összes tanulmányozása elvileg lehetséges módjai az anyag és az energia cseréje egy absztrakt önszerveződő rendszerben olyan struktúrához vezetett, amely apró részletekig egybeesik az ökológiában empirikusan meghatározott ökoszisztémák szerkezetével. Ez további megerősítése annak, hogy a technoszférát az ökológiai típusú fejlődésre jellemző biológiai működési elvek felé kell átirányítani.

A következtetések nyilvánvalóak. Az első az, hogy elkerülhetetlen minden fejlődő anyagi rendszer átmenete a kiterjedt fejlődési útról az intenzívre, majd az ökológiaira. Ma minden jel szerint az intenzív modellre való átállás szakaszában vagyunk, és a posztindusztriális korszakról szóló sok szóbeszéd ellenére sok idő telik el, mire az emberiség lezárja a ciklusokat. A második következtetés végzetes illatú – energetikai és anyagi szempontból minden fejlődés korlátozott. Ha sikerül is megoldani a termonukleáris fúzió problémáját, a környezet asszimilációs képessége továbbra sem engedi az emberiséget a végtelenségig fejlődni, és fejlődésének koronáját továbbra is a zárt energia-anyag körforgások jelentik.

Ez a történet végét jelenti? Természetesen nem, és a következő evolúciós analógia megfelelő lenne itt. A bioszféra kialakulása során kezdetben az összes napenergiát a biomassza növelésére használták fel. Amikor a ciklusok bezárultak, és a bolygó biomasszája stabilizálódott, akkor lehetett beszélni arról, hogy az összes beérkező energia szinte teljes egészében információvá alakult át - a biota sokféleségéről, létezésének módjairól, elsődleges képességeiről, majd később - közvetlenül. az emberi tudásba. Vagyis az ökológiai fejlődési út lényege az energia információvá és tudássá történő indirekt átalakulása. Minden bizonnyal lesz előrelépés és további fejlődés, de egy alapvetően más területen - a szellemi szférában. A fejlődés e szakaszába való átmenetet egy nagyszabású globális válság jellemzi, amely megdönti a meglévő anyagi értékrendszert, és az ember belső világát, egyéni és kollektív elméjét állítja fő értékké. Minden olyan anyag, ami az embert annyira érdekli modern ember, segédszerepet fog játszani, amit például elektromosság lát el egy számítógép számára, az információ, a tudás, a jelentés kerül előtérbe Moiseev N. Ecology M.: Young Guard, 1988. P. 141. .

2. Nem egyensúlyi folyamatok és nyílt rendszerek

A kristályok rendezett egyensúlyi struktúrák. A természetben vannak más rendezett struktúrák is, amelyek disszipatív rendszerekben keletkeznek. A disszipatív rendszer nagy, nem egyensúlyi termodinamikai rendszerek alrendszere.

A Föld légkörében és óceánjaiban keringés folyik - a napsugárzás hatására - önszerveződés a Földön.

2. Benard-sejtek - önszerveződés a fizikai jelenségekben

3. Belousov-Zhabotinsky kémiai reakció - önszerveződés a kémiában

A BrO3-, H+ hatására a következő reakciók mennek végbe az oldatban:

Ce3+-> Ce4+ - oxidáció, az oldat színe kék.

Ce4+ -> Ce3+ - redukció, az oldat színe piros. Így van egy önoszcillációs folyamat, amely megváltoztatja a négyértékű cérium koncentrációját a szín egyidejű változásával

Az oldat felületén felszíni hullámok (kémiai spirálhullámok) jelennek meg

4. A ragadozók populációinak és zsákmányaik dinamikája - önszerveződés a biológiában.

Nem egyensúlyi folyamatok rendezett struktúrák megjelenésével a rendszerekben - disszipatív struktúrák. Az önszerveződés nem kapcsolódik az anyagok speciális osztályához, hanem csak olyan speciális rendszerekben létezik, amelyek megfelelnek a feltételeknek:

a) nyílt rendszerek, pl. nyitott a kívülről érkező energia (anyag) beáramlására;

b) makroszkopikus rendszerek, azaz. A rendszereket nemlineáris egyenletek írják le.

Azt is meg kell jegyezni, hogy a disszipatív szerkezetek stabil képződmények, és stabilitásukat a Yablokov A.V. külső energiaforrás stabilitása határozza meg. Az evolúcióelmélet aktuális problémái. M.: Nauka, 1966. 104-105. .

3. Disszipatív struktúrák önszerveződése

Az önszervező folyamatok olyan folyamatok, amelyekben összetettebb és fejlettebb struktúrák jönnek létre. Ez a meghatározás lehetővé teszi, hogy kiemeljük az önszerveződést, mint az evolúció egyik lehetséges útját, és ezt a folyamatot a termodinamikai egyensúlytól távol eső feltételeknek tulajdonítsuk. Az evolúció degradációhoz is vezethet. Szóval, be zárt rendszerek, amikor a folyamat mozgatórugója a rendszer minimális szabadenergia-igénye, az elért egyensúlyi állapot a környezet legkaotikusabb állapota. Ha a rendszer evolúcióját minimális entrópiatermelés szabályozza (nem egyensúlyi feltételek), akkor a dinamikus struktúrák önszerveződését disszipatívnak nevezzük. A disszipatív struktúrák közé tartoznak a térbeli, időbeli vagy térbeli időbeli struktúrák, amelyek egy nemlineáris tartományban az egyensúlytól távol állhatnak elő, ha a rendszerparaméterek meghaladják a kritikus értékeket. A disszipatív struktúrák csak ugrással (egy nem egyensúlyi fázisátalakulás eredményeként) tudnak termodinamikai egyensúlyi állapotba kerülni. Fő tulajdonságaik a következők:

nyitott rendszerekben jönnek létre, távol a termodinamikai egyensúlytól, a makroszkopikus szintre való ingadozás eredményeként;

önszerveződésük entrópiaexport eredményeként jön létre;

a térbeli vagy időbeli rend kialakulása hasonló a fázisátalakuláshoz;

a disszipatív rendszer rendezett állapotába való átmenet az előző rendezetlen állapot instabilitása következtében következik be egy bizonyos paraméternek a bifurkációs pontnak megfelelő kritikus értékénél;

a bifurkációs ponton nem lehet megjósolni, hogy a rendszer milyen irányba fejlődik, kaotikussá válik-e az állapot, vagy átáll-e egy új, tovább magas szint rend.

A disszipatív struktúrák tehát erősen rendezett önszerveződő képződmények olyan rendszerekben, amelyek távol állnak az egyensúlytól, bizonyos alakúak és jellegzetes tér-idő dimenziókkal rendelkeznek, és kis zavarokhoz képest stabilak. A disszipatív struktúrák legfontosabb jellemzői az élettartam, a lokalizációs régió és a fraktáldimenzió. A disszipatív struktúrák abban különböznek az egyensúlyi struktúráktól, hogy létezésükhöz állandó kívülről beáramló energia szükséges, mivel önszerveződésük definíció szerint a környezettel való energia- és anyagcseréhez kapcsolódik.

Disszipatív rendszer alatt teljes rendszert értünk mechanikus energia amely mozgás közben csökken, más formákká, például hővé alakul át. Ennek megfelelően az energiadisszipáció egy rendezett folyamat energiájának egy részének átmenete egy rendezetlen folyamat energiájává, végül pedig hővé.

A „fenntarthatóság-instabilitás-fenntarthatóság” átmenet folyamata a következő. Egy kezdetben stabil disszipatív struktúra, amely a rendszer fejlődése során eléri az instabilitás küszöbét, oszcillálni kezd, és a benne fellépő fluktuációk egy új, stabilabb disszipatív struktúra önszerveződéséhez vezetnek egy adott hierarchikus szinten.

A disszipatív struktúrák önszerveződésének egyik tipikus példája a lamináris folyadékáramlás turbulenssé való átmenete. Egészen a közelmúltig a káoszba való átmenettel azonosították.

Így a hidrodinamikai instabilitás a laminárisról a turbulens áramlásra való átmenet során a dinamikus disszipatív struktúrák kialakulásához kapcsolódik örvények formájában Dubnischeva T.Ya. A modern természettudomány fogalmai. Novoszibirszk: YuKEA Publishing House LLC, 2004.

Következtetés

Számos tudományág fejleszti az önszerveződés elméletét:

1. Nem egyensúlyi (nyitott) rendszerek termodinamikája.

2. Szinergetika.

3. A katasztrófák elmélete Rubin A.B. Biológiai folyamatok termodinamikája. M.: Moszkvai Állami Egyetemi Kiadó, 1984. P. 180. .

A rendezett struktúrák kialakulását, amely nem külső erők (tényezők) hatására, hanem a rendszer belső átstrukturálódása következtében jön létre, önszerveződésnek nevezzük. Az önszerveződés olyan alapvető fogalom, amely a kevésbé összetett tárgyaktól az anyag bonyolultabb és rendezettebb formái felé történő fejlődést jelzi.

Az önszerveződés minden konkrét esetben másként nyilvánul meg, ez a vizsgált rendszer összetettségétől és természetétől függ.

Az önszerveződési folyamatok a környezetben más folyamatokkal, különösen az ellenkező irányú folyamatokkal együtt mennek végbe, és a rendszer létezésének bizonyos szakaszaiban egyaránt érvényesülhetnek az utóbbiakon (haladás), és engedhetnek is nekik (regresszió). Ebben az esetben a rendszer egésze stabil tendenciát mutathat, vagy ingadozásokon megy keresztül az evolúció vagy a leépülés és a bomlás felé.

Az önszerveződés alapja lehet egy korábban a szervezési folyamat eredményeként kialakult struktúra átalakulási vagy felbomlási folyamata.

Bibliográfia

1. Dubnischeva T.Ya. A modern természettudomány fogalmai. Novoszibirszk: YuKEA Publishing House LLC, 2004.

2. Dubnischeva T.Ya., Pigarev A.Yu. Modern természettudomány. Novoszibirszk: YuKEA Publishing House LLC, 2006.

3. Moiseev N. Ökológia M.: Fiatal gárda, 1988.

4. Rubin A.B. Biológiai folyamatok termodinamikája. M.: Moszkvai Állami Egyetemi Kiadó, 1984.

5. Yablokov A.V. Az evolúcióelmélet aktuális problémái. M.: Nauka, 1966.

Hasonló dokumentumok

A Dryopithecus mint az ember állati ősei. Az emberi evolúciós vonal képviselői az australopithecus. Az emberi faj evolúciója. Az önszerveződés, mint az evolúció alapja. A rendszerek önszerveződésének alapfeltételei és rendelkezései. Két elmélet a kontinensek eredetéről.

teszt, hozzáadva: 2009.10.08

A kibernetika és alapelvei. Önszerveződő rendszerek. A kibernetika kapcsolata az önszerveződési folyamattal. A szinergetika, mint az interdiszciplináris kutatás új iránya. A különbség a szinergetika és a kibernetika között. Az önszerveződési folyamat strukturális összetevői.

absztrakt, hozzáadva 2008.09.09

Az Univerzum eredete és felépítése. Evolúciós folyamatok galaxisunkban. Képződés Naprendszer, a Föld megjelenése. A földi élet keletkezése és fejlődése. Az emberi társadalom önszerveződése. Az emberi társadalom evolúciója.

absztrakt, hozzáadva: 2016.12.27

Fizikai jelentés entrópia növekedés. Az önszerveződés jellemzői disszipatív struktúrákban. Az evolúció jellemzői a társadalmi és humanitárius rendszerekben. Az interkonverziós folyamatok lényege különféle típusok energia. Termodinamikai egyensúly.

teszt, hozzáadva 2015.04.19

Az önszerveződő rendszerek jellemzői. Nyitottság. Nemlinearitás. Diszipativitás. A világ rendszermodellje. Az egyensúlytól távol álló komplex rendszerek önszerveződése és fejlődése. A rendszerek önszerveződésének elméletének alapjai. Szinergikus kép a világról.

absztrakt, hozzáadva: 2007.11.18

A szinergetika, mint az interdiszciplináris kutatás új iránya és új világnézet. A szinergetika fejlődésének főbb szakaszai: terminusok, fogalmak és kategorikus apparátus, az anyag önszerveződésének szintjei, a fejlődés fogalma. Az élő természet fejlődésének dialektikája.

tanfolyami munka, hozzáadva 2010.09.06

Történelmi szakaszokés az evolúciós folyamatok szerkezete. A bifurkáció elméletének lényege a szinergetika. A modern civilizáció válsága és kiutak. A szinergetika, mint a tudományos világkép összetevője. A rendszer önszerveződésének ötlete. Evolúciós-szinergetikus koncepció.

bemutató, hozzáadva 2011.11.22

A valóság megértésének elvei. Nem-egyensúlyi folyamatok nemlineáris termodinamikájának elvei a szinergetikában. A szinergetika mint tudományos elmélet a természetben való önszerveződésről és a társadalom mint nyitott rendszerekről. A szinergetikus rendszer katasztrófái és elágazásai.

absztrakt, hozzáadva: 2010.06.24

Az önszerveződés elmélete a modern természettudományban. Engels az Univerzum termikus halálának és a mozgásformák átalakulásának hipotéziséről. A termodinamika második főtétele az energialebontás törvénye. Az entrópia létezésének elve. A természetes folyamatok visszafordíthatatlansága.

absztrakt, hozzáadva: 2011.02.04

A bioszféra evolúciójának, mint önszerveződési folyamatának tanulmányozása egy nyitott nemegyensúlyi rendszerben, planetáris léptékben. Az ökológia lényegének és fő feladatának meghatározása. Vernadsky bioszféra holisztikus tanának alapjai. Az ember szerepe a jelen állapot bioszféra.

Az élet rendet teremt.
A rend nem képes életet teremteni
A. de Saint-Exupéry

Milyen jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek az önszerveződésre képes rendszerek? Mi az önszerveződési mechanizmus?

Óra-előadás

A már tárgyalt példákból kitűnik, hogy nemcsak „az élet rendet teremt”, az önszerveződési törvények az élő és az élettelen természetben egyaránt közösnek bizonyulnak. De hogyan alakulnak ki önmagukban ideiglenes és térbeli rendezett struktúrák egy szerkezet nélküli szubsztanciából? Ennek megértéséhez ki kell deríteni, hogy mi a közös minden önszerveződni képes rendszerben.

Moritz Escher. Határ - kör

ÖNSZERVEZŐDÉSRE KÉPES RENDSZEREK TULAJDONSÁGAI.

1. Mindenekelőtt azt a kérdést kell megválaszolni, hogy a káoszból a rend kialakulása nem mond-e ellent a növekvő entrópia törvényének, amely szerint az entrópia - a rendezetlenség mértéke - folyamatosan növekszik. Felhívjuk figyelmét, hogy ez a törvény zárt rendszerekre vonatkozik, vagyis olyan rendszerekre, amelyek semmilyen módon nem lépnek kölcsönhatásba a környezettel. Az összes korábbi példa erre hivatkozik nyílt rendszerek, azaz olyan rendszerekre, amelyek energiát és anyagot cserélnek a környezettel.

Nyilvánvaló, hogy megkülönböztethetünk zárt rendszert, amelyben önszerveződés történik. Például képzeljünk el egy csillagok sugárzásától elszigetelt űrhajót, amelyben növények nőnek. Nyilvánvaló, hogy minden ilyenben zárt rendszer Ki lehet választani egy olyan alrendszert, amelyben az önszerveződés megtörténik, és amelynek entrópiája csökken, míg a zárt rendszer egészének entrópiája a termodinamika második főtételével teljes összhangban nő.

2. Az önszerveződni képes rendszerek második megkülönböztető vonása a nem egyensúlyi, instabil állapot, amelyben elhelyezkednek.

A rendszerekben önszerveződési folyamatok mennek végbe. Ha az önszerveződés zárt rendszerben megy végbe, akkor mindig meg lehet határozni egy nyitott alrendszert, amelyben önszerveződés történik, ugyanakkor a zárt rendszer egészében a rendezetlenség fokozódik.

Így egy külső hatás - az edény felmelegítése - hőmérséklet-különbséghez vezet a folyadék egyes makroszkopikus tartományaiban, úgynevezett Bénard-sejtek jelennek meg (lásd 79. ábra).

Az önszerveződés olyan rendszerekben fordul elő, amelyek állapota egy adott pillanatban jelentősen eltér a statisztikai egyensúlytól.

Az egyensúlytól távol álló rendszer állapota instabil, ellentétben az egyensúlyhoz közeli rendszer állapotával, és éppen ebből az instabilitásból fakadnak olyan folyamatok, amelyek struktúrák kialakulásához vezetnek.

3. Az önszerveződni képes rendszerek másik jellemzője a rendszert alkotó részecskék nagy száma. A lényeg az, hogy csak nagyszámú részecskét tartalmazó rendszerekben lehetséges ingadozások- kis véletlenszerű zavarok, inhomogenitások. A fluktuációk azok, amelyek hozzájárulnak egy rendszer instabil állapotból rendezettebb stabil állapotba való átmenetéhez.

Az önszerveződés csak olyan rendszerekben lehetséges, amelyekben a rendszert nagyszámú részecske alkotja.

Az ingadozások megfigyelése meglehetősen nehéz; általában nem jelennek meg abban a makroszkopikus világban, ahol érzékszerveink működnek.

Példaként említhető a zaj megjelenése a hangszóróban, amikor nincs átvitel. Ezek a zajok az elektronok kaotikus mozgása miatt jelennek meg a rádiókészülék elemeiben. Az elektronok kaotikus mozgása ingadozásokhoz vezet elektromos áram, amelyet erősítés és hanggá alakítás után hallunk.

4. Az önszerveződési folyamatokat meglehetősen összetett matematikai egyenletek írják le. Az ilyen egyenletek és ennek megfelelően az általuk leírt rendszerek sajátossága nemlinearitás. Ez a tulajdonság különösen azt eredményezi, hogy a rendszerben egy adott időpontban bekövetkezett kis változások jelentős hatással lehetnek a rendszer további fejlődésére idővel. Éppen e tulajdonság miatt az önszerveződési folyamatokat nagyrészt véletlenszerű tényezők határozzák meg, és nem lehet egyértelműen előre jelezni.

Az önszerveződésre képes rendszerek evolúcióját nemlineáris egyenletek írják le.

HOGYAN TÖRTÉNIK AZ ÖNSZERVEZŐDÉS. Hogyan zajlanak az önszerveződési folyamatok? A szigorú leíráshoz, mint már említettük, összetett matematikai apparátusra van szükség. Minőségi szinten azonban ezek a folyamatok egészen egyszerűen magyarázhatók.

A legegyszerűbb kísérlet úgy végezhető el, ha van egy erősítő (például egy magnó), és a mikrofont a hangszóróhoz hozzuk. Ebben az esetben egy elektromos jel öngenerálása, azaz az elektromágneses rezgések spontán fellépése miatt zúgás vagy sípolás léphet fel.

Ez a példa az önszerveződés folyamatát mutatja be ideiglenes struktúrák kialakításával. A térszerkezetek kialakulását azonban hasonlóan magyarázzák. Mérlegeljük legegyszerűbb példa Benard-sejtek képződésével.

Amikor egy folyadékot felmelegítenek, hőmérséklet-különbség lép fel a folyadék alsó és felső rétege között. A felmelegített folyadék kitágul, sűrűsége csökken, a felmelegített molekulák pedig felfelé rohannak. Kaotikus áramlások keletkeznek - a folyadék mozgásának ingadozása. Amíg a folyadék alsó és felső szintje között kicsi a hőmérséklet-különbség, addig a folyadék stabil állapotban van, és ezek az ingadozások nem vezetnek makroszkopikus változáshoz a folyadék szerkezetében. Egy bizonyos küszöb elérésekor (bizonyos hőmérséklet-különbség a felső és alsó réteg között) a folyadék szerkezet nélküli állapota instabillá válik, fluktuációk nőnek és hengeres sejtek képződnek a folyadékban. A henger középső részén a folyadék felemelkedik, a függőleges felületek közelében pedig leesik (81. ábra). A felületi rétegben a folyadék a közepétől a szélekig terjed, az alsó rétegben - a hengerek határaitól a középpontig. Ennek eredményeként a folyadékban rendezett konvekciós áramok jönnek létre.

Rizs. 81. Konvekciós áramok Benard cellákban (a cellákat szaggatott vonal, a konvekciós áramokat folyamatos vonal jelzi)

A rendszer struktúrái akkor keletkeznek, amikor az evolúciót meghatározó és a rendszert érő külső hatások által okozott nemlineáris hatások elegendőek az ilyen rendszerekben rejlő fluktuációk növeléséhez. A fluktuációk növekedése következtében a rendszer instabil szerkezet nélküli állapotból stabil szerkezetű állapotba kerül.

Az önszerveződési mechanizmus magyarázata természetesen nem képes megjósolni a létrejövő struktúrák mennyiségi jellemzőit, például a generálás gyakoriságát vagy a Benard-sejtek alakját és méretét. Az ilyen folyamatok matematikai leírása az nem könnyű feladat. Az önszerveződési mechanizmusok minőségi jellemzői azonban egészen egyszerűen megfogalmazhatók.

A struktúrák kialakulása mindig véletlenszerű folyamatokkal jár, ezért az önszerveződés során rendszerint spontán szimmetriacsökkenés következik be, ill. elágazások, azaz a különböző folyamatok kétértelmű fejlődése. A bifurkációs pontokon kisebb tényezők hatására a rendszer a számos lehetséges fejlődési út közül választ egyet.

Tekintsük a biológiai folyamatot - a morfogenezist. Példaként a szimmetria megsértésére az élő természetben, a szövetek és szervek megjelenése, a szervezet teljes komplex szerkezetének létrehozása az egyéni fejlődés folyamatában. Akárcsak az evolúcióban fizikai rendszerek, az embrió fejlődésében egymást követő szimmetria-sértések lépnek fel. Az eredeti tojássejt első közelítés szerint golyó alakú. Ez a szimmetria megmarad a blastula stádiumban, amikor az osztódásból származó sejtek még nem specializálódtak.

Továbbá a gömbszimmetria megszakad, és csak a tengelyirányú (hengeres) szimmetria marad meg. A gastrula szakaszban ez a szimmetria is megbomlik - sagittalis sík alakul ki, amely elválasztja a ventrális oldalt a háti oldaltól. A sejtek differenciálódnak, és háromféle szövet jön létre: endoderma, ektoderma és mezoderma. A növekedés és differenciálódás folyamata ezután folytatódik.

A szimmetria megsértése az embrió fejlődése során spontán módon, a szimmetrikus állapot instabilitása következtében alakul ki. Ugyanakkor a megjelenés új formaés a differenciálódás kíséri egymást. Kísérleti megfigyelések kimutatták, hogy a szervezet fejlődése ugrásszerűen megy végbe. A gyors átalakulások és egy új szakasz megjelenésének szakaszait sima szakaszok váltják fel.

Így a morfogenezis során egy bizonyos bifurkációs sorozat valósul meg, a fejlődés instabilitási fázisokon keresztül megy végbe. Ekkoriban változtak a kontroll (evolúciót meghatározó) paraméterek, i.e. kémiai tulajdonságok környezet, hatékonyan befolyásolhatja az embrió kialakulását, torzítva annak normális fejlődését. Itt jelentős veszélyt jelentenek a morfogenezis során a biokémiai folyamatokat aktívan befolyásoló anyagok.

A 68. szakasz példákat ad az önszerveződési folyamatok különféle struktúráinak megjelenésére. Próbáld meg elmagyarázni, hogy milyen ingadozások vezetnek bizonyos struktúrák kialakulásához, amikor növekednek.
A fő természettudományi hipotézis, amely az élet létrejöttét magyarázza a Földön, az önszerveződési hipotézis. A Föld messze van a Naptól és más bolygóktól. Miért nem tekinthető zárt rendszernek?

Látható, hogy nemcsak „az élet rendet teremt”, az önszerveződési törvények az élő és az élettelen természetben egyaránt közösnek bizonyulnak. De hogyan alakulnak ki az időbeli és térbeli rendezett struktúrák egy szerkezet nélküli szubsztanciából? Ennek megértéséhez ki kell deríteni, hogy mi a közös minden önszerveződni képes rendszerben.

Nyilvánvaló, hogy megkülönböztethetünk zárt rendszert, amelyben önszerveződés történik. Például képzeljünk el egy csillagok sugárzásától elszigetelt űrhajót, amelyben növények nőnek. Nyilvánvaló, hogy minden ilyen zárt rendszerben meg lehet határozni egy olyan alrendszert, amelyben önszerveződés történik, és amelynek entrópiája csökken, míg a zárt rendszer egészének entrópiája a termodinamika második főtételének megfelelően növekszik.

Az önszerveződési folyamatok nyílt rendszerekben fordulnak elő. Ha az önszerveződés zárt rendszerben megy végbe, akkor mindig meg lehet határozni egy nyitott alrendszert, amelyben önszerveződés történik, ugyanakkor a zárt rendszer egészében a rendezetlenség fokozódik.

2. Az önszerveződni képes rendszerek második megkülönböztető vonása a nem egyensúlyi, instabil állapot, amelyben elhelyezkednek.

Így egy külső hatás - egy edény felmelegítése - hőmérséklet-különbséghez vezet a folyadék egyes makroszkopikus régióiban, úgynevezett Bénard-sejtek jelennek meg.

Az önszerveződés olyan rendszerekben fordul elő, amelyek állapota egy adott pillanatban jelentősen eltér a statisztikai egyensúlytól.

Az ingadozások megfigyelése meglehetősen nehéz; általában nem jelennek meg abban a makroszkopikus világban, ahol érzékszerveink működnek.

Példaként említhető a zaj megjelenése a hangszóróban, amikor nincs átvitel. Ezek a zajok az elektronok kaotikus mozgása miatt jelennek meg a rádiókészülék elemeiben. Az elektronok kaotikus mozgása az elektromos áram fluktuációjához vezet, amelyet felerősítés és hanggá alakítás után hallunk.

Az önszerveződés csak olyan rendszerekben lehetséges, amelyekben a rendszert nagyszámú részecske alkotja.

Az önszerveződésre képes rendszerek evolúcióját nemlineáris egyenletek írják le.