Процессы сомоорганизации в природе

Такие последовательности бифуркаций, имея ряд общих особенностей, могут происходить по различным сценариям. Типичным и характерным примером такого сценария является развитие турбулентности, характеризующееся целым рядом последовательных бифуркаций. При малых скоростях жидкости ее движение носит спокойный и плавный характер (ламинарное течение). С ростом скорости, после некоторого порогового значения ламинарное движение становится неустойчивым, возникают стационарные колебания скорости течения. Затем и этот вид движения, в свою очередь, становится неустойчивым, и возникает более сложное движение с двумя характерными частотами. В конце концов, течение характеризуется большим числом колебаний с несоизмеримыми в общем случае частотами. В результате возникает чрезвычайно сложное квазипериодическое движение, которое иногда называют динамическим хаосом. Тем не менее, в смысле наличия структур такое движение является более упорядоченным, чем первоначальное ламинарное течение.
Как привило, изменение состояния при бифуркациях сопровождается изменением симметрии системы. В качестве еще одного примера рассмотрим теперь биологический процесс - морфогенез.
Морфогенез - это возникновение тканей и органов, создание всей сложной структуры организма в процессе его эмбрионального развития. Так же, как и в эволюции физических систем, в развитии зародыша возникают последовательные нарушения симметрии. Исходная яйцеклетка в первом приближении имеет форму шара. Эта симметрия сохраняется на стадии бластулы, когда клетки, возникающие в результате деления, еще не специализированы, не дифференцированы. Далее сферическая симметрия нарушается и сохраняется лишь аксиальная (цилиндрическая) симметрия. На стадии гаструлы нарушается и эта симметрия - образуется сагитальная плоскость, отделяющая брюшную сторону от спинной. Клетки дифференцируются, и появляется три типа тканей: эндодерма, эктодерма и мезодерма. Затем процесс роста и дифференцирования продолжается.
Нарушение симметрии в ходе развития зародыша возникают спонтанно в результате неустойчивости симметричного состояния. При этом появление новой формы и дифференцирование сопровождают друг друга. Экспериментальные наблюдения показали, что развитие организма происходит как бы скачками. Этапы быстрых превращений, зарождения новой фазы сменяются плавными стадиями. Возникновению новой фазы предшествует разметка - появление своего рода предвестника новой формы.
Перед разметкой распределение ряда веществ вдоль тела зародыша становится нерегулярным, стохастическим. Этот этап завершается образованием упорядоченной формы, распределение веществ становится плавным и одинаковым для всей выборки особей.
Таким образом, в ходе морфогенеза реализуется определенная последовательность бифуркаций, развитие происходит через фазы неустойчивостей. Именно в это время изменение управляющих (определяющих эволюцию) параметров, т.е. химических свойств окружающей среды, может эффективно воздействовать на формирование зародыша, искажая его нормальное развитие.
Здесь существенную опасность представляют вещества, активно влияющие на биохимические процессы при морфогенезе. Известным примером таких веществ является талиомид, который некоторое время применялся как снотворное и привел к многочисленным случаям уродства детей.
Заключение
Открытие феномена самоорганизации стало важным звеном в процессе выработки современного научного мировоззрения и научных представлений о развитии в Природе. На протяжении 20 века, столь богатого выдающимися фундаментальными открытиями, в нарастающем темпе проходил процесс сложения из таких открытий мозаичного полотна, раскрывающего совершенно новую картину мироздания и происходящих в нем событий.
Открытие микромира с присущими ему особенностями создало первый решительный толчок к пересмотру прежних взглядов и представлений. Затем последовало открытие нестационарности Вселенной, исторического характера ее развития от простого к все более сложному. Ближе к концу века выяснилось, что направленное развитие просматривается не только во Вселенной, но и в ряде известных науке ее составных частях.
А открытие генного аппарата программного управления процессами биологического развития каждого земного организма впервые приоткрыло сложнейший природный механизм хранения информации и программ развития вместе с механизмом реализации таких программ в жизненных процессах. Оставалось неясным одно важное обстоятельство в этой цепи: что заставляет в нашем мире протекать процессы созидания, переходя от более простого к все более сложному.
Ничто в этом мире не может существовать вне развития. В процессах развития проявляются две противоположные тенденции: разрушительная тенденция, определяемая присущим материи стремлением к достижению равновесных состояний; и созидательная тенденция, опирающаяся на присущее материи стремление создавать в ходе развития открытых систем неравновесные состояния, из которых возможны скачкообразные коллективные переходы в состояния с более высоким по сравнению с исходным уровнем упорядоченности. Такие переходы названы самоорганизацией, которая выступает как движущая сила созидательной тенденции развития и всех созидательных процессов.
Список использованной литературы
Хиценко В.Е, Самоорганизация: элементы теории и социальные приложения, изд-во УРСС, 2005. 224с.
Петрушенко Л.А. Единство системности, организованности и самодвижения. М.: Мысль, 1975. С. 146.
Материалистическая диалектика: В 5 т. / Редкол. Ф.В. Константнов (гл. ред.) и др. М.: Мысль, 1983. Т. 3. С. 160-163.
Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Мысль, 1965
Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным // Вопр. философии. 1992. № 12.
Дубровский Д.И. Информация, сознание, мозг. М.: Наука, 1980. С. 97.
Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным // Вопр. философии. 1992. № 12
Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным // Вопр. философии. 1992. № 12
Хиценко В.Е, Самоорганизация: элементы теории и социальные приложения, изд-во УРСС, 2005. 224с
Хиценко В.Е, Самоорганизация: элементы теории и социальные приложения, изд-во УРСС, 2005. 224с
Материалистическая диалектика: В 5 т. / Редкол. Ф.В. Константнов (гл. ред.) и др. М.: Мысль, 1983. Т. 3. С. 160-163
Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Мысль, 1965
Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Мысль, 1965





2