Чтение онлайн

с ней, весьма тонка. Системная теория стала результатом кризиса объ-

ясняющих концепций в естественных науках, и прежде всего ответом на

вопросы, которые поставила в 19-м веке теория термодинамики.

Второй закон термодинамики, гласит, что теплота не может само-

произвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с

большей температурой. Установленное в этом законе соотношение между

теплотой и температурой вводит понятие энтропии – функции состояния

системы, характеризующей меру необратимого рассеяния энергии. Это

понятие позволило сформулировать второй закон термодинамики, кото-

рый звучит так: существует функция состояния системы (энтропия S), приращение которой при обратимом сообщении системе теплоты равно

отношению приращения теплоты к температуре системы (dS=dQ/T). Важ-

но следствие из этого закона – при необратимых процессах энтропия мо-

жет только возрастать, достигая максимального значения в состоянии

равновесия (Клаузиус). Примером может служить достижение теплового

равновесия в закрытой камере, в которой выравниваются существовав-

шие вначале различия в температуре; или диссипация более высоких, направленных форм энергии, таких, как механическая, световая, химиче-

ская энергия, в тепло, т.е. в ненаправленную энергию движения молекул.

34 Системный подход не обязательно привязан к эмпирическим данным науки. Так, Бо-

улдинг готов предположить существование десятого уровня, уровня трансценденталь-

ных систем, т.е. систем, выходящих за рамки природы. Чтобы полностью завершить

комплекс систем, Боулдинг готов даже идти на риск быть обвиненным в «завуалиро-

ванном подсовывании Библии». «Это окончательное и абсолютное, безусловно непо-

знаваемое бытие, но оно также проявляет систематическую структуру и отношения.

Печальным днем для человека будет тот день, когда никому не будет позволено зада-

вать вопросы, которые не имеют ответов». См. Кремянский В.И. Структурные уровни

живой материи. М., 1969. С. 41

24

Это положение стало предметом самых разнообразных философских ин-

терпретаций, в основе которых лежал пессимистический вывод о неиз-

бежной гибели вселенной и столь же неизбежной победе хаоса над по-

рядком.35

Понятие энтропии определяет характер процессов в адиабатической

системе: в ней возможны только такие процессы, при которых энтропия

либо остается неизменной (обратимые процессы), либо возрастает (необ-

ратимые процессы). При этом не обязательно, чтобы возрастала энтропия

каждого из тел, участвующих в процессе: увеличивается лишь общая

сумма энтропии в системе. Термодинамика неравновесных процессов поз-

воляет исследовать процесс возрастания энтропии и вычислить ее коли-

чество.

Понятие энтропии достаточно широко применяется в различных

науках, благодаря чему получило различные интерпретации: в статисти-

ческой физике - как мера вероятности осуществления какого-либо мак-

роскопического состояния (возрастание энтропии системы обусловлено

ее переходом из менее вероятного состояния в более вероятное); в тео-

рии информации как мера неопределенности какого-либо сообщения, ко-

торое может иметь разные значения (энтропия принимает наибольшее

значение, когда вероятности равны между собой и неопределенность в

информации максимальна). Значительное место понятие энтропии заняло

и в общей теории систем.

Вызов, который несла в себе четкая математическая модель термо-

динамики, заключался в том, чтобы объяснить возможность негэнтропии.

Долгое время ученых удовлетворяла ссылка на отличие открытых систем, существующих в природе, от закрытых, существующих только в теорети-

ческих моделях. Сложность открытых систем в тенденции растет; они де-

монстрируют в своей эволюции антиэнтропийные свойства, возникающие

вследствие сбалансированности процессов, ведущих к росту энтропии, и

35 Третий закон термодинамики позволял установить абсолютное значение энтропии

(теорема Нернста): при стремлению абсолютной температуры к нулю разность dS для

любого вещества стремиться к нулю независимо от внешних параметров. Поэтому эн-

тропию всех веществ при абсолютном нуле температуры можно принять равной нулю.

Это – начальная точка отсчета энтропии S0=0 при T0=0. См. Большая советская энцик-

лопедия. М., 1978. Статья «Термодинамика»

25

процессов обмена, уменьшающих ее. Попытки дать более глубокое объ-

яснение того, что такое открытые системы, привели в 20-м веке к воз-

никновению общей теории систем.

Открытыми являются системы, которые способны обмениватся ма-

терией, энергией или информацией со своей средой. Теория открытой си-

стемы как основы биофизики живого организма была впервые построена

Л. Берталанфи, что дало толчок развитию представлений о кинетике хи-

мических реакций, которая имеет важные отличия от теории закрытых

систем. Теория открытых систем стала основанием биофизики и биохимии

(а также промышленной химии) и теоретической базой для объяснения

многих процессов, изучаемых биофизикой, биохимией, физиологией, об-

щей биологией (таких, например, как термоэлектрические, гальваномаг-

нитные и теромомагнитные явления).

Теория открытых систем привела к значительному расширению тер-

модинамики, а именно, к разработке термодинамики открытых систем, стоящей в непосредственной близости к термодинамике неравновесных

процессов. Мы коснемся лишь некоторых важных аспектов теории откры-

тых систем. Закрытые физические системы, как было сказано, необходи-