Еще в начале XIX века, именно тогда, когда классическая наука торжествовала, когда ньютонова программа господствовала во всей Европе, на горизонте возникла первая угроза ньютоновой схеме: Фурье сформулировал закон распространения теплоты. Это было, по существу, первое количественное описание явления, немыслимого в классической динамике,— необратимого процесса.

Два прямых потомка учения о теплоте — учение о превращениях энергии и теория тепловых машин — породили первую «неклассическую» научную дисциплину — термодинамику. Самым оригинальным вкладом ее в науку стало знаменитое второе начало, которое ввело в физику «стрелу времени». По существу, это было частью более общего интеллектуального движения.

XIX век был веком эволюции: биология, геология, социология выявляли процессы, связанные с зарождением и усложнением структур. Что касается термодинамики, то она основана на различении двух типов процессов: обратмых, независимых от направления времени, и необратимых, от него зависящих. Чтобы различать эти процессы, было введено понятие энтропии, которая возрастает лишь благодаря необратимым процессам.

На протяжении всего прошлого века необратимые процессы рассматривались как помехи, неудобства, недостойные изучения. Сегодня положение радикально изменилось. Мы знаем, что в системах, далеких от равновесия, могут спонтанно возникать новые типы структур. В далеких от равновесия условиях может происходить переход от беспорядка и теплового хаоса к порядку. Могут возникать новые динамические состояния материи, состояния, отражающие взаимодействие данной системы с ее окружением. Такие новые структуры мы назвали диссипативными, чтобы подчеркнуть важную роль, которую играют в их возникновении процессы диссипации, рассеяния энергии.

Замечательно, что, когда мы переходим от равновесия к далеким от него состояниям, мы удаляемся от повторяющегося и всеобщего в сторону специфического, уникального. В самом деле, законы равновесия универсальны. Вблизи состояния равновесия материя склонна повторяться. Вдали же от него вступают в действие разнообразные механизмы, способствующие возникновению различных диссипативных процессов. Например, вдали от равновесия мы можем наблюдать явление «химических часов» — реакции, которые идут согласованно и ритмично. Мы можем видеть также процессы самоорганизации, ведущие к неоднородным структурам.

Хотелось бы подчеркнуть непредсказуемость такого поведения. Каждый из нас имеет интуитивное представление о том, как идет химическая реакция; мы воображаем себе молекулы, плывущие в пространстве, сталкивающиеся и вновь появляющиеся в ином виде. Мы видим хаотическое поведение, подобное тому, какое описывали атомисты, говоря о пылинках, пляшущих в воздухе. Но поведение «химических часов» совсем иное. Несколько упрощая, можно сказать, что в них все молекулы изменяют свою химическую индивидуальность одновременно, через равные промежутки времени. Если мы представим себе молекулы голубыми или красными, мы можем увидеть, как они меняют свой цвет в ритме реакции «химических часов».

Очевидно, такое поведение уже нельзя описать как хаотическое. Возник новый тип порядка. Мы можем говорить о согласованности, о некоем механизме «общения» между молекулами. Но такое общение возможно лишь в состояниях, далеких от равновесия. Любопытно, что оно, по-видимому, представляет собой правило в мире биологии и, по существу, может быть взято за основу при определении биологической системы.

Кроме того, тип диссипативной структуры решающим образом зависит от того, в каких условиях она возникает. В выборе механизма самоорганизации могут играть важную роль внешние поля —. гравитационное поле Земли, магнитное поле.

Мы начинаем видеть, как даже на химическом уровне можно строить сложные структуры, сложные формы; некоторые из них могли быть предшественницами жизни. Во всяком случае, эти далекие от равновесия явления иллюстрируют важное и неожиданное свойство материи: отныне физика может описывать структуры как результат адаптации к внешним условиям. Если воспользоваться несколько антропоморфным сравнением, то можно сказать, что в состоянии равновесия материя «слепа», а в условиях, далеких от равновесия, она получает способность ощущать, «принимать во внимание» в своем поведении различия во внешней среде (силы тяготения, электрические поля), адаптироваться к ним.

Конечно, проблема возникновения жизни остается трудной, и мы не думаем, что здесь нас ожидает простое решение. Но жизнь уже не представляется противоречащей «обычным» законам физики, не выступает против них, чтобы избежать предписанной ими судьбы — разрушения. Наоборот, представляется, что жизнь специфическим образом отражает сами условия, в которых существует наша биосфера, включая нелинейность химических реакций и неравновесность, создаваемую для биосферы солнечной радиацией.