Самоорганизация в неживой природе.
Самоорганизация - процесс эволюции от беспорядка к порядку. Естественно энтропия
системы, в которой происходит самоорганизация, должна убывать. Однако это ни в
коей мере не противоречит закону возрастания энтропии в замкнутой системе т.е.
второму началу термодинамики. Самоорганизация происходит в системах, состояние
которых в данный момент существенно отлично от состояния статистического
равновесия. Самопроизвольное (спонтанное) отклонение от состояния
статистического равновесия и называется флуктуацией. Наличие флуктуаций
характерно для любой системы, содержащей большое число. В 1900 г. была
опубликована статья Ч. Бенара с фотографией структуры, по виду напоминавшей
пчелиные соты (рис. 16.1). Эта структура образовалась в ртути, налитой в плоский
широкий сосуд, подогреваемый снизу, после того, как перепад температуры между
верхним и нижним слоем жидкости превысил некоторое критическое значение. Весь
слой ртути (то же происходит и с другой вязкой жидкостью, например, растительным
маслом) распадался на одинаковые вертикальные шестигранные призмы с определенным
соотношением между стороной и высотой - ячейки Бенара. В центральной области
призмы жидкость поднимается, а вблизи вертикальных граней - опускается. В
поверхностном слое жидкость растекается от центра к краям, в придонном - от
границ призм к центру. По сравнению с однородным состоянием такие конвективные
ячейки, очевидно, являются более высокоорга-низованной структурой. Примерами
образования структур яв-ляются автоколебания. Звуковые автоколебания возникают в
смычковых и некоторых духовых инструментах, когда равномерное (бесструктурное по
времени) движение смычка или струи воздуха приводят к возникновению
периодической волны (то, что звуки производит живой человек не является
принципиальным, завывания ветра также являются подобными автоколебаниями).
Электрические или электромагнитные автоколебания образуются в генераторах
электрических сигналов, используемых в радио, телевидении, компьютерах, а также
в оптических квантовых генераторах -лазерах. Автоколебания в механических часах,
вообще говоря, самопроизвольно не возникают, однако, при соот-ветствующих
условиях, например, если часы-ходики поместить на ветру, такая автогенерация
становится возможной. Автоколебания возникают и при некоторых химических
процессах. Классическим примером химической реакции этого типа является реакция
Белоусова - Жаботинского, наблюдавшаяся в смеси серной кислоты, малоновой
кислоты, сульфата церия (Се) и бромида калия. уть реакции Белоусова -
Жаботинского состоит в окислении органической (малоновой) кислоты бромидом
калия. При добавле-нии индикатора окислительно-восстанов. реакций (ферроина)
можно наблюдать за ходом реакции по периодич. изм-ю цвета раствора. Внешне
самоорг-ция проявляется появлением в жидкой среде концентрических волн или в
периодическом изменении цвета раствора с синего на красный и наоборот. Этот
колебательный процесс идет без всякого вмешательства извне в точение нескольких
десятков минут и получил название «химических часов».Следует заметить, что
колебания происходят около неустойчивого стационарного состояния вдали от
состояний рав-новесия. (Около устойчивых стационарных состояний такие
периодические колебания невозможны).