Долгое время, пишут Пригожин и Стенгерс, турбулентность отождествлялась с хаосом или шумом. Однако, несмотря на то что на макроскопическом уровне турбулентное течение кажется хаотическим (беспорядочным), на микроуровне оно является высокоорганизованным. Турбулентность соответствует когерентному поведению многих миллионов молекул. «С этой точки зрения, – пишут Пригожин и Стенгерс, – переход от ламинарного течения к турбулентности является процессом самоорганизации. Часть энергии системы, которая в ламинарном течении находилась в тепловом движении молекул, переходит в макроскопическое организованное движение» (там же).
Еще одним известным примером неустойчивости стационарного состояния, приводящей к явлению спонтанной самоорганизации, может служить так называемая неустойчивость Бернара. Она возникает в горизонтальном слое жидкости с вертикальным градиентом температур. В данном случае нижняя поверхность слоя жидкости нагревается до температуры, более высокой, чем на поверхности жидкости. В результате в жидкости образуется стационарный тепловой поток снизу вверх. При определенном пороговом значении градиента температур стационарный перенос тепла осуществляется только посредством теплопроводности, затем без конвекции переходит в неустойчивое состояние и, далее, возникает конвекция. При конвекции происходит согласованное движение множества констелляций молекул и перенос тепловой энергии возрастает. Таким образом, после критического значения градиента температур самопроизвольно устанавливается новый молекулярный порядок. Так называемые ячейки Бернара, представляющие собой определенные «ансамбли молекул» (или, например, любые кристаллические решетки), являются уже структурами совершенно иной, по сравнению с прежней, природы. Пригожин и Стенгерс ввели представление о диссипативной структуре, «чтобы подчеркнуть тесную и на первый взгляд парадоксальную взаимосвязь, существующую в таких ситуациях, с одной стороны, между структурой и порядком, а с другой – между диссипацией, или потерями… В ячейке Бернара тепловой поток становится источником порядка… Таким образом, взаимодействие системы с внешним миром может стать исходным пунктом в формировании новых динамических состояний – диссипативных структур» (там же, с. 129–130).
В связи с формализацией описания приведенных выше типов явлений, обладающих особым характером, возникла математическая теория хаоса, представляющая собой аппарат, описывающий поведение ряда нелинейных динамических систем, при определенных условиях подверженных явлению, известному как хаос (динамический хаос, детерминированный хаос). Поведение такой системы может казаться случайным, хотя модель, описывающая систему, вполне детерминирует ее поведение. В качестве примеров подобных нелинейных динамических систем можно привести такие системы, как биологические популяции, атмосфера, некоторые типы сердечных аритмий и др.
Немецкий