1.3 Від порядку до хаосу

У фізичній картині світу до 70-х років XX століття царювали два закони класичної термодинаміки. Перший закон термодинаміки (закон збереження і перетворення енергії) фіксував загальну сталість і перетворюваність енергії. Закон констатував, що в замкнутій системі тіл не можна ні збільшити, ні зменшити загальну кількість енергії. Цей закон стверджував незалежність такої зміни енергії від рівня організації тварини, людини, суспільства і техніки. Другий закон термодинаміки виражає спрямованість переходу енергії, а саме перехід теплоти від більш нагрітих тіл до менш нагрітих. Іноді цей закон формулюють так: тепло не може перетекти мимовільно від холодного тіла до гарячого. Цьому можуть сприяти тільки витрати додаткової роботи.

Відповідно до класичних фізичних уявлень у замкнутій системі відбувається вирівнювання температур, система прагне до термодинамічної рівноваги, порядку, відповідному максимуму ентропії. У фізичній картині світу принцип зростання ентропії відповідає односторонній течії явищ, тобто в напрямку хаосу, безладу і дезорганізації. Один із засновників класичної термодинаміки Р. Клаузіс у своїй спробі поширити закони термодинаміки на Всесвіт дійшов висновку: ентропія Всесвіту завжди зростає. Якщо прийняти цей постулат як реальний факт, то у Всесвіті неминуче настане теплова смерть. З тих пір, як фізика відкрила цей процес розсіювання, деградації енергії, люди відчували «пониження теплоти навколо себе». Багато вчених не погоджувалися з висновками Клаузиса. В. І. Вернадський стверджував, що «життя не вкладається в рамки ентропії». У природі поряд з ентропійними процесами відбуваються і антиентропійні процеси. Багато вчених висловлювали сумнів з приводу поширення другого закону термодинаміки на весь Всесвіт. Але у світі, як ми знаємо, не тільки панує тяга до теплової або інший смерті. У світі постійно проходить процес виникнення нового, еволюції та розвитку різного роду систем. Згідно еволюційної теорії Дарвіна, жива природа розвивається в напрямку удосконалення і ускладнення все нових видів рослин і тварин. У суспільстві спостерігається процес соціальної творчості, тобто творення нового. Питається, як з загальної тенденції до ентропії, дезорганізації може з'явитися «порядок» у живій природі і соціумі? Виникнення нового здавалося неймовірним дивом.

Класична термодинаміка у своєму аналізі систем відволікалася від їх складності та проблем взаємозв'язку з зовнішнім середовищем. По суті, вона розглядала ізольовані, закриті системи. Але у світі є й відкриті системи, які обмінюються речовиною, енергією інформацією з середовищем. У відкритих системах теж виникає ентропія, відбуваються незворотні процеси, але за рахунок отримання матеріальних ресурсів, енергії та інформації система зберігається, а ентропію виводить у навколишнє середовище. Відкриті системи характеризуються нерівноцінною структурою. Нерівноцінність пов'язана з адаптацією до зовнішнього середовища (система змушена змінювати свою структуру), система може зазнавати багато різних станів невизначеність і т. д. Перехід від термодинаміки рівноважних процесів, до аналізу відкритих систем ознаменував великий поворот в науці, багатьох галузях наукових знань. У відкритих системах виявлений ефект самоорганізації, ефект руху від хаосу до порядку.

Звичайно, феномен переходу від хаосу до порядку, упорядкування вчені знали і до цього. В якості прикладів організації порядку з хаосу в неживій природі можна привести авторегуляції, принцип найменшої дії і принцип Ле-Шательє. У хімії відомі процеси, що призводять до утворення стійких структур у часі. Прикладом є реакція Бєлоусова-Жаботинського, де розчин періодично змінює свій колір від червоного до синього залежно від концентрації відповідних іонів.

У фізиці явища самоорганізації зустрічаються від атомних об'єктів і закінчуючи галактичними системами. Поява лазера - організація порядку з хаосу. Атоми, впроваджені в лазер, можуть порушуватися дією енергії ззовні, наприклад, шляхом висвітлення. Якщо зовнішня енергія недостатня, лазер працює як радіолампа. Коли ж вона досягає потужності лазерної генерації, атоми, що раніше випромінювали хвилі хаотично і незалежно, починають випромінювати один величезний потік хвиль довжиною близько 300 000 км. Виділяючи при цьому дуже велику енергію, передану на великі відстані. Атомна антена починає резонувати, всі атоми починають випромінювати узгоджено, і хвилі здійснюють як би один колективний рух.

Біологічні і соціальні системи підтримують впорядкованість стану, незважаючи на збуджуючий вплив навколишнього середовища.