Ок. Ну давайте тогда определение "диссипативной системы", позволяющее различить подобные случаи и не приводящее к еще одному циклу определяемого друг через друга. И, да, пожалуйста, не из Википедии, а из чего-нибудь более серьезного.
Самое полное определение в физической энциклопедии.
Диссипативная структура.
Ну и, возвращаясь к предмету беседы, в этом случае стоит доказать, что мозг является подобной "диссипативной системой" (в узком смысле). Для общего варианта это очевидно, а вот в такой трактовке - мягко говоря, не очень.
Подробности в ссылке выше, но если в целом, диссипативная система — это множество элементов, вследствие активного взаимодействия со средой, обладающие хаотической динамикой. В которой спонтанно, то есть без какого-либо специфического организующего воздействия извне, происходит упорядочение — возникает макроструктура согласованной активности элементов, наблюдаемая на масштабах всей системы. Каковая система собственно и называется диссипативной системой или структурой. При сохранении взаимодействия со средой, организованное состояние системы обладает определённой устойчивостью, а при увеличении взаимодействия может такими же скачкообразными неравновесными переходами развиваться в сторону усложнения.
Также есть системы, которые ни диссипативные (то есть их самоорганизация — это не неравновесный фазовый переход), ни кристаллизация, а что-то между. Например, это липосомы — предшественницы клеточной мембраны — соединения жирных кислот, самоорганизующиеся в пузырьки, способные проходить циклы роста, деления, восстанавливаться после повреждений и обладающие селективной проницаемостью для разных веществ.
«Между» — это «более равновесные», чем диссипативные, а значит, и «более стабильные». В свою очередь, хаос возникает, когда фазовые траектории глобально ограничены и локально неустойчивы, при этом хаос — это и начало порядка. Таким образом, мембраны клеток (и в целом более равновесные структуры) создают необходимое «глобальное ограничение» для более неравновесных и сложных процессов в самих клетках — в частности, хаотических автоволновых процессов в нейронов, из-за чего, например, одиночные нейроны генерируют импульсы тоже хаотично. А пластичность и селективная проницаемость мембран — определяет возможность взаимодействия клеток со средой и между собой и изменять характер активности.
Сеть нейронов, её структура — это «глобальное ограничение» уже для самих нейронов, как автоволновых осцилляторов. В результате осцилляции упорядочиваются — возникают ритмы мозга. Когда активность нейронов высокая — ритмическая картина сложная, включающая селективную синхронизацию — а значит, внимание, наличие цели, сознание. Низкая — возникает присущая состоянию бездействия или глубокого сна глобальная синхронизация больших популяций нейронов. Смена активности — тоже ритмы, только более глобальные.
При этом сеть нейронов — это ещё и определённая логическая схема — аналогично искусственной нейронной сети (много входов, мало выходов, обратные связи, обучение и т. п.), поэтому синхронизация возникает не только сама по себе, но и в соответствии с опытом, который заключён в структуре нейронной сети.
В итоге так как синхронизация нейронов — это неравновесный фазовый переход (в частности, это указано в
физической энциклопедии, второй абзац), то организм является диссипативной системой на всех уровнях — от внутриклеточных процессов и морфогенеза (морфогенез тоже происходит как неравновесные фазовые переходы, указано там же) до мышления. Собственно поэтому жизнь и определяется как диссипативная система без исключений.
Так это и есть абсолютная случайность, или нет?)
Сама по себе невозможность предсказания означает только ограниченность знания. Например, если, согласно ранее приведённому определению,
бифуркация — это качественное изменение поведения динамической системы при бесконечно малом изменении её параметров, то даже в строго детерминированном мире выбор автоматически становится принципиально непредсказуемым. И, как следствие, для нас всегда будет выглядеть более или менее случайным, хотя на самом деле таковым не будет, потому что связь с бесконечно малым изменением — это всё же не синоним полного отсутствия связи.
(Оффтоп)
Чувствительность к бесконечно малому изменению параметров — это одновременно и чувствительность к бесконечно малому воздействию, то есть полная неотделимость системы в точке бифуркации от среды. Неотделимость от среды суть неотделимость «от всего». Однако, исходя из того, что у «всего» уже не может быть никаких предопределяющих его причин, так как причины всего тоже часть всего, то выбор системы в точке бифуркации средой не предопределён. Следовательно это собственный выбор системы, возникающий непосредственно в точке бифуркации.
И, соответственно, этот выбор принципиально непредсказуемый, так как, ввиду чувствительности, при приближении к точке бифуркации само наблюдение начинает влиять на систему. В свою очередь, если система в точке бифуркации равна всему, то, во-первых, сложность поведения в точке бифуркации равна сложности знания всего, а во-вторых, так как знать всё невозможно, то выбор непредсказуемый и с этой точки зрения.
И наоборот, чем дальше система от точки бифуркации, тем точнее можно отделить её от среды и, таким образом, исследовать как обычное «частное» явление. В результате некоторые более или менее общие свойства системы узнать можно, как следствие, и в некоторыъ более или менее общих параметрах выбор в точке бифуркации тоже предсказать можно.
Мне кажется, что вы путаете состояние неустойчивого равновесия и неравновесным состоянием. Например, алмаз в нормальных условиях является неравновесным состоянием углерода. Но он не рассыпается, а даже наоборот является рекордсменом твердости.
Алмаз находится в метастабильном состоянии, то есть фактически в равновесии. Песчаная куча — наоборот, в неравновесном состоянии, в точке максимальной неустойчивости. Диссипативная система находится в динамическом равновесии (по-другому, это гомеостаз), то есть то немного отклоняется от равновесия, то приближается к нему (в каком-то смысле такое состояние тоже можно назвать «метастабильным»). Потому что среда, с одной стороны, непрерывно насыщает систему энергией, что позволяет системе поддерживать упорядоченное состояние в отсутствие жёстких связей между элементами, а с другой — возмущает систему неравномерностью этого притока.
Когда система сильно отклоняется от равновесия, «столкнуть» её к новому режиму работы — эволюционному переходу к более сложному порядку или (в пределе) к турбулентному хаосу — может мельчайшее изменение её параметров. Что внешне полностью аналогично песчаной куче, которая от мельчайшего воздействия тоже как одно целое скачком меняется — рушится. Песчаная куча не открытая система, как система диссипативная, поэтому вне притока энергии, который снова мог бы привести её в неравновесное состояние, куча может только обрушиться. Аналогично песчаной куче, если притока энергии из среды будет недостаточно, то диссипативная система тоже устремится из состояния динамического равновесия к равновесию реальному — распадаясь на отдельные элементы, к покою и беспорядку.
(Как в диссипативных системах возникает порядок)
Модель песчаной кучи позволяет наглядно объяснить и сам процесс скачкообразного упорядочения в диссипативных системах. Важное свойство хаоса — чувствительность к начальным условиям. Поэтому хаос — это каскады бифуркаций. Образно говоря, внутри системы как будто постоянно происходят обрушения куч песка. При этом рост интенсивности обмена со средой ведёт к тому, что в системе увеличивается количество и сила таких «обрушений». В результате в конкуренции за возможность своего дальнейшего развития, какие-то направления движения элементов взаимно подавляются, какие-то, наоборот, взаимно усиливаются. Тем самым в масштабе всей системы сами собой выделяются некоторые глобальные направления движения элементов, в какой-то момент времени все элементы системы фактически одновременно приходят в упорядоченное движение по этим отобранным глобальным траекториям.
Другими словами, в этот момент происходит самоорганизация — неравновесный фазовый переход — вся система, как одно целое, переходит через точку бифуркации в качественно новое, упорядоченное состояние, из хаоса сам собой возникает порядок. После чего уже все происходящие в системе «обрушения» (флуктуации) или работают на поддержание возникшего порядка, или подавляются массами согласованно движущихся элементов.
Нет, я хотел сказать, что в искусственных системах, например, машинах, станках, компьютерах... происходят различные процессы и превращения энергии, то есть они заведомо являются неравновесными и это не их недостаток, а возможность их использования определяется неравновесностью их конструкции.
Вы, видимо, подразумеваете какие-то локальные процессы — а в этом смысле все системы более или менее неравновесные, потому что во всех системах есть какие-то внутренние напряжения, флуктуации и т. д.. Но, как целое, «машины, станки, компьютеры» — это равновесные системы. Мы же говорим о неравновесных системах — то есть неравновесных «в целом».
