Самоорганизация в неживой природе

Многие считают, что самоорганизация - это свойство, которым обладают только живые организмы. Мало кто видел, чтобы камни собирались в рой, правда? Если уж мы чего и ожидаем от неживой природы - так это хаоса, который часто трактуется как бардак и беспорядок:)

Источник фото

Однако самый простой пример самоорганизации мы можем наблюдать дома - для этого нам понадобится минеральное масло,сковородка с гладким дном и высокая температура на плите. Собственно, дальнейший рецепт прост: наливаем масло на сковороду, нагреваем ее и смотрим, как в образуются ячейки шестиугольной формы:

Источник фото

Для интересующихся - видео на ютубе:

А вот, например, как работает хитрая смесь, демонстрируя реакцию Белоусова-Жаботинского:

Эта реакция была внесена в Государственный реестр открытий СССР, хотя редакции научных журналов дважды отвергали статью с ее описанием. Дело в том, что в то время считалось, что такие колебания в химических системах невозможны. Но мы видим, что жидкость периодически меняет свой цвет - даже если на нее уже никак не воздействовать.
Схожая реакция, которую часто называют “химическими часами”, может показываться как фокус для любознательных:

Все эти реакции балансируют на тесном стыке двух состояний материи: хаоса и порядка. Самоорганизация - это переход из хаоса в порядок - самоупорядочение. Для того, чтобы самоорганизация возникла, нужно несколько условий.

1. Нужна система. Самоорганизация одного элемента возможна только в психологии (привет книжкам по тайм-менеджменту!), в более точных науках нам надо иметь хоть какой-то набор элементов со способностью взаимодействия.Возникает самоорганизация не только в живых системах, но и в, например, социальных: поведение толпы, пробки на дорогах, дефициты гречки и прочие якобы случайные процессы - это пример социальной самоорганизации
2. Система должна быть сложной, а связей между элементами должно быть много.
3. Система, которую мы “будем самоорганизовывать”, должна быть открытой. В ячейках Бенара мы начинаем нагревать скороводку - и только тогда образуются ячейки; “подзавода” химических часов хватает минут на 5 - после нее реакция затухает.
4. В системе должен быть хаос - причем хаос не мгновенный, не взрыв - а длительный и беспорядочный процесс.

Если у системы есть все эти свойства - то с большой вероятностью она склонна колебаться между хаосом и порядком.

Эффект самоорганизации в неживой природе положил начало множеству интересных теорий. Самая глобальная из них связана с зарождением жизни: как из первичного бульона могло что-то возникнуть? Если рассматривать этот самый бульон как систему, то возникает вполне логичная гипотеза - из неравновесия и хаоса возникли сложные структуры, которые не распались, а сами послужили началом жизни на Земле.

Источник фото

Про социальные применения я уже упоминал, но не могу не упомянуть про холонический подход. Суть в том, что можно не строить жесткие иерархические системы с бюрократией, а дать людям возможность самоорганизоваться. Я в таких организациях не работал, только читал: http://habrahabr.ru/company/knopka/blog/241327/

Источник фото

Если говорить про технический аспект самоорганизации, то самый полезный пример - это, конечно, не часы со сроком действия в 5 минут, а самые настоящие лазеры.

Источник фото

Лазерное излучение в виде мощного пучка происходит только тогда, когда атомы рубина переходят из хаотического излучения в самосогласованное - для этого нужна система накачки (мы же помним про открытость системы?). Когда эта накачка достигает нужного значения, то излучение лазера и становится упорядоченным.

Вопросы самоорганизации, перехода из хаоса в упорядоченное состояние и обратно широко изучаются в науке под названием “синергетика”. Я как-то упоминал курс по ней, который проходил на “Универсариуме”.  Если кратко, то это удивительный стык точных и гуманитарных наук, который может быть интересен каждому.
Материалов в сети довольно много, я даже смог купить бумажные книги - читаются легко и интересно

Согласно второму началу термодинамики вся наша жизнь стремится к хаосу. Но порядок возникает даже в неживой природе - пусть и ненадолго. Значит, и у нас есть шанс - но помните, что движение - это жизнь, а “хаос - порядка отец”:)