Самоорганізація

Утворення конвективних комірок Бенара при однорідному нагрівання шару рідини — приклад самоорганізації в фізиці

Самоорганіза́ція — термін, який вживається для визначення процесів виникнення складних структур при відсутності нав'язаного зовнішньою дією порядку.

Самоогранізація виникає у відкритих нелінійних, нерівноважних системах. Одним із проявів самоорганізації вважається виникнення та існування життя.

Процеси самоорганізації вивчає сучасний міждисциплінарний розділ науки — синергетика.

До прикладів самоорганізації належать виникнення автоколивань і періодичних структур на зразок комірок Бенара, автохвилі, бі- та мультистабільність тощо.

Самоорганізація та ентропія

Процеси самоорганізації виникають в системах, далеких від стану термодинамічної рівноваги. В рівноважному стані ентропія термодинамічної системи має максимальне значення (дивіться Другий закон термодинаміки), що відповідає максимально можливому безпорядку. Впорядкований стан може виникнути в тому випадку, коли система відкрита, тобто обмінюється енергією і масою з навколишнім середовищем. Такі системи називають дисипативними, оскільки вони розсіюють (дисипують) отриману від зовнішнього джерела енергію. Притік і дисипація енергії відповідають від'ємному потоку ентропії. Так, наприклад, при виникненні комірок Бенара, шар рідини підігрівають знизу. Від'ємний потік ентропії дорівнює

$\frac{dS_e}{dt} = \frac{q}{T_b} - \frac{q}{T_t} < 0$,

де $S_e$ — зовнішній вклад у ентропію, q — тепловий потік, $T_b$ — температура дна посудини, $T_t$ — температура верхнього шару рідини.

В умовах з від'ємним потоком ентропії через систему, її стан вже не обов'язково повинен бути максимально невпорядкованим. Таким чином виникає можливість створення складних впорядкованих структур.

Джерела

• Сугаков В.Й. (2001). Основи синерґетики. Київ: Обереги. 

Зовнішні посилання (англ. мовою)

• Max Planck Institute for Dynamics and Self Organization, Göttingen
• PDF file on self-organized common law with references
• An entry on self-organization at the Principia Cybernetica site
• The Science of Self-organization and Adaptivity, a review paper by Francis Heylighen
• The Self-Organizing Systems (SOS) FAQ by Chris Lucas, from the USENET newsgroup comp.theory.self-org.sys
• David Griffeath, Primordial Soup Kitchen (graphics, papers)
• nlin.AO, nonlinear preprint archive, (electronic preprints in adaptation and self-organizing systems)
• Structure and Dynamics of Organic Nanostructures
• Metal organic coordination networks of oligopyridines and Cu on graphite
• Selforganization in complex networks The Complex Systems Lab, Barcelona
• Interactive models for self organization and biological systems Center for Models of Life, Niels Bohr Institute.
• Computational Mechanics Group at the Santa Fe Institute
• "Organisation must grow" (1939) W. Ross Ashby journal page 759, from The W. Ross Ashby Digital Archive
• Cosma Shalizi's notebook on self-organization from 2003-06-20, used under the GFDL with permission from author.
• Connectivism:SelfOrganization
• UCLA Human Complex Systems Program
• "Interactions of Actors (IA), Theory and Some Applications" 1993 Gordon Pask's theory of learning, evolution and self-organization (in draft).
• "Heinz von Foerster's Self-Organisation, the Progenitor of Conversation and Interaction Theories" Gordon Pask Systems Research vol.13 pp349–362 1996
• The Cybernetics Society
• Scott Camazine's webpage on self-organization in biological systems
• Mikhail Prokopenko's page on Information-driven Self-organisation (IDSO)
• Lakeside Labs Self-Organizing Networked Systems A platform for science and technology, Klagenfurt, Austria.

Дисертації на тему самоорганізації

• Gershenson, Carlos. (2007). "Design and control of Self-organizing Systems" (PhD thesis).
• de Boer, Bart. (1999). Self-Organisation in Vowel Systems Vrije Universiteit Brussel AI-lab (Ph. D. thesis).