Самоорганизација

Отворените термодинамички системи, во одреден контекст (пр. термодинамичка нерамнотежа) може да ја намалат нивната ентропија и спонтано да формираат структуирано колективно однесување, т.е. да создадат нова информација, преку претрпување фазен премин. Ова спонтано формирање на структури од неподредена, симетрична, хомогена состојба се нарекува самоорганизација или спонтано создавање на  динамички форми.  Се појавува кога иницијалната просторно  хомогена, неподредена,  и следствено симетричната состојба, губи стабилност (станува одбивач) и ја нарушува симетријата. Нарушувањето на симетријата на хомогената состојба значи формирање на структури или динамички форми. Стабилната формирана структура е привлекувач на состојбата на системот во дадениот контекст. Се разбира, самите структури/динамички форми може да преминуваат една во друга, исто така преку само-организација, доколку се промени контекстот.

Спонтаното формирање на структури (или спонтаното создавање на динамички форми) е спротивно од создавањето на структури преку претходно дизајнирање, како што се печатење на текст, или режење на диск или формирање на облик на колаче со помош на калап-секач за колачиња. Надворешно дизајнирани структури секогаш им е потребен надворешно (обично од човечките суштества) зададен шаблон кој ќе го обликува или организира системот.

Самоорганизационите структури го користат внесот на енергија-маса од околината и во исто време ја дисперзира (дисипира, т.е. распрснува) енергијата-масата во околината. Она што се случува во меѓувреме е стабилна динамичка структура поддржана од непосредниот контекст. Таквите структури се нарекуваат  дисипативни структури. Доколку внесот на маса-енергија е потиснат (надворешниот контекст е променет), дисипативната структура ја губи стабилноста, се распаѓа (престанува да постои). Огнот е типичен пример.

Живите суштества се уште еден пример. Не е тешко да се забележи дека нашите тела и нивните подсистеми (органи, ткива и клетки) се релативно стабилни дисипативни структури чија морфологија и функција е поддржана од контекстот кој го сочинуваат интеракциите помеѓу еволуцијата на гените и нивната експресија, инволвираните  хемиски видови, природната и социјална околина итн. Ако контекстот се промени, на пример дел од луѓето се преселат на друга планета, и доколку биде овозможена нивна репродукција, ткивата, органите и телата на нивните наследници ќе станат подруги од нашите. Други динамички форми ќе се стабилизираат.

Примери на самоорганизација во хемијата се голем број на реакции, процеси на реакција-дифузија итн. Во биологијата и социологијата, морфогенезата на ткивата, органите и телата на животните и луѓето, активноста на срцето, промената во локомоторните форми на движење, јатата од птици, риби и инсекти, како и толпите од луѓе, се примери на самоорганизација, респективно.

Постојат безброј примери на самоорганизација во геофизиката: конвективното движење на плаштот на земјата, формирањето и развојот на облаците, огнот, млазните потоци во атмосферата, морските и океанските струи, тропските циклони и торнада. Самоорганизационите структури/динамички форми настануваат кога отворен термодинамички систем ќе се држи во термодинамичка нерамнотежа.

Самосоставување

Самосоставувањето настанува во системи кои, спротивно на самоорганизационите дисипативни структури, на крајот на процесот ја достигнуваат нивната термодинамички рамнотежна состојба. Во ваков контекст (пр. доволно ниска температура и релативно висока густина на компонентите) може да се самоизградат високо подредени структури. Овие структури настануваат поради тоа што компонентите на системот (молекуларни и супрамолекуларни агрегати) преку локални заемодејства (интеракции) создаваат врзани состојби и следствено формираат макроскопски колективен поредок. Примери за самосоставување се растот на кристалите, биолошките мембрани, протеините, ДНА, РНА, органелите, вирусите, итн.

Роберт Христовски 18.02.2019

Превел: Марко Стевановски