Диссипативные структуры

И та и другая порождаются необратимыми процессами, односторонне направленными во времени (для этногенеза эту роль играет «историческое время» — процесс уравнения пассионарных потенциалов). И та и другая представляют собой форму адаптации к условиям внешней среды, и та и другая отражают глобальную ситуацию в этой среде: их размеры как системы во времени и пространстве на порядок и более превышают размеры составляющих их элементов.

С учетом всего вышесказанного правомерно рассматривать этническую систему как диссипативную структуру популяционного уровня. Такой вывод, выражающий контаминацию изложенных подходов Пригожина и Гумилева, обещает перспективы для дальнейших исследований в обоих направлениях. Теория этногенеза обогатится формально-математическими описаниями поведения диссипативных структур, результатами лабораторных экспериментов. Теория диссипативных структур получит возможность изучения долго идущего (1200−15 000 лет) процесса самоорганизации, имеющего абсолютные хронологические датировки. В любом случае отмеченная контаминация даст возможность при нехватке материала методологического или фактического обращаться за аналогиями к объектам других уровней организации, где данные проблемы освещены полнее и четче.

А теперь мы можем вернуться к поставленному вначале вопросу о проблеме «единой географии». В свете вышеизложенного дискуссия о границе социального и природного в географических науках представляется несколько надуманной. Ведь свойство самоорганизации структур — атрибут природных процессов. Процессы техногенеза сами по себе не обладают такой способностью, поскольку в технических устройствах лишь используются, подобно природным ресурсам, и природные процессы самоорганизации. Они-то и обеспечивают работу технических устройств благодаря внешним (конструктивным) ограничениям, закладываемым человеком при разработке машины или прибора. И хотя «демаркационная линия» между самоорганизующимися системами и техническими устройствами не может быть проведена вполне однозначно", применительно к географии еще раз подтверждается правота С. В. Калесника, указавшего на качественное отличие природных и социальных процессов в географической среде, что отнюдь не отрицает необходимости интеграции в географических науках.

Диссипативные структуры являются результатом развития собственных внутренних неустойчивостей в системе. Процессы самоорганизации возможны при обмене энергией и массой с окружающей средой, т. е. при поддержании состояния текущего равновесия, когда потери на диссипацию компенсируются извне. Эти процессы описываются нелинейными уравнениями для макроскопических функций.

Возникновение макроскопических структур обусловлено рождением, под действием крупномасштабных флуктуаций, коллективных типов движения (мод), их конкуренцией, подавлением одних и развитием тех, которые наиболее приспособляемы к данным условиям. Сходство процессов возникновения диссипативных структур с фазовыми переходами в равновесных системах дало основание называть их неравновесными (кинетическими) фазовыми переходами. Формальная общность кинетических и равновесных фазовых переходов заключается в кооперативном характере процесса, обусловленном тем, что в системе, обладающей бесконечным числом степеней свободы, находится одна или несколько таких, изменение которых подчиняет себе изменение остальных.

Таким образом, в отличие от неравновесной статистической физики замкнутых систем, где анализируются процессы релаксации, приближение к равновесному состоянию, синергетика (термодинамика открытых систем) рассматривает обратный процесс создания и эволюции все усложняющихся диссипативных структур, когда системы стремятся к менее вероятному состоянию, эволюционируют с уменьшением энтропии. Так как в процессе усложнения требуется все большее число параметров для их описания, то структуры приобретают индивидуальность, неповторимость. В обратном процессе возвращения к положению термодинамического равновесия поведение различных систем становится схожим и, в конце концов, единственным параметром, определяющим функции распределения, становится температура.

Диссипативные структуры можно разделить на временные, пространственные и пространственно-временные. Примерами временных структур являются периодические, колебательные и волновые процессы. Типичными примерами пространственных структур являются: переход ламинарного течения в турбулентное, переход диффузионного механизма передачи тепла в конвективный. Характерные примеры: турбулентность, ячейки Бенара и сверхрешетка пор.