ژئوسیستم‌های نامتعادل: تحلیل قوانین لیاپانوف در شکل‌گیری الگوها (نوآوری در حوزه دانش ژئومورفولوژی)

زمانی که صحبت از تعادل در ژئومورفولوژی می‌شود، بی شک قبل از هر چیز، چرخه فرسایشی دیویس در ذهن نقش می‌بندد. در برابر نگاه ایستایی به تحولات لندفرم‌ها، تفکر تعادل پویا یا تعادل دینامیکی که ریشه در پژوهش‌های جیلبرت دارد، قرار گرفته است. سوال اصلی اینجاست که آیا همه سیستم‌های باز نظیر ژئوسیستم‌ها در هر مکان و زمان، حالت تعادل را جستجو می‌کنند؟ فارغ از اینکه به تفکر دیویس و اصل ایستایی تحولات اعتقاد داشته باشیم یا به تعادل پویا در نگاه جیلبرت باور ذهنی خود را پرورش داده باشیم، پاسخ به این سوال را باید در قوانین ترمودینامیک غیرخطی کنکاش کرد. در اینجا دیگر قوانین مکانیک نیوتنی که براحتی کلید نظریه دیویس است قادر نخواهد بود تا بر شکل‌گیری و فروپاشی الگوها، تغییرات لحظه‌ای ژئوسیستم‌ها، پاسخ‌ها و اشکال کاتاستروفی و وجود الگوهای فراکتالی پاسخ دهد. تئوری پایداری لیاپانوف درک دقیقی از بازخوردهای مثبت و منفی ژئوسیستم‌ها ارائه می‌دهد. لیاپانوف نشان داد که واگرایی در زمان، پیدایش الگوهای آشوب را به همراه دارد. دینامیک الگوهای مکانی شکل گرفته در ژئوسیستم‌ها، علاوه بر وجود شرایط نامتعادل، بیانگر وقوع نقاط تعادلی جدید در طی زمان است. اگر بر پایه اصل انتروپی پذیرفته‌ایم که همه سیستم‌های باز تعادل خود را در حداکثر انتروپی کنکاش می‌کنند، می‌بایست متصور شد که زمین به عنوان یک ژئوسیستم ماکرو و سایر ژئوسیستم‌ها و اکوسیستم‌های موجود در آن هنوز به نقطه محتوم ماکزیمم انتروپی دست نیافته‌اند. لذا دینامیکی از تحولات و تغییرات چشم‌انداز را در ژئوسیستم‌های زمین و تمامی سیستم‌های باز موجود در آن شاهد هستیم. این دینامیک با بروز الگوهای دوره‌ای، آشوب و اشکال فراکتالی در ژئوسیستم‌ها همراه است. در این مقاله سعی شده است تا قوانین پایداری حاکم در شرایط ناتعادلی در ژئوسیستم‌ها بر پایه نظریه لیاپانوف و ترمودینامیک غیرخطی مورد بررسی قرار گیرد. نتایج پژوهش نشان می-دهد که خودتنظیمی حاصل از اتلاف انرژی در سیستم، الگوهای مکانی و رفتارهای آشوب گونه را در محدوده ناتعادلی رقم می‌زند که دینامیک این رفتارها، می‌تواند به مثابه کلیدی در پیش‌بینی پاسخ‌های ژئوسیستم به اغتشاشات محیطی ملاک عمل قرار گیرد.