Освоение саморазвивающихся синергетических систем и новые стратегии научного поиска кратко

Обновлено: 02.07.2024

Название работы: Саморазвивающиеся синергетические системы и стратегия научного поиска

Предметная область: Логика и философия

Описание: Саморазвивающиеся синергетические системы и стратегия научного поиска. Между тем подлинная самоорганизация по самому смыслу этого термина означает именно изменение прежней организации порядка или структуры и появление нового порядка и структуры в результате изменения взаимодействия между элементами системы. Точнее говоря причины такого изменения поведения элементов системы их самоорганизации следует искать в процессе взаимодействия элементов системы с внешней средой. Как признается он сам в то время он решал частную проблему и не.

Дата добавления: 2015-02-10

Размер файла: 57 KB

Работу скачали: 12 чел.

41.Саморазвивающиеся синергетические системы и стратегия научного

Синергетика - междисциплинарное направление, которое занимается изучением систем, состоящих из многих подсистем различной природы (электронов, атомов, молекул, клеток, нейронов, механических элементов, органов животных, людей, транспортных средств и т.д.), и выявлением того, каким образом взаимодействие таких подсистем приводит к возникновению пространственных, временных или пространственно-временных структур в макроскопическом масштабе.

Для анализа процессов эволюции сложных систем, в том числе исторически развивающихся и глобальных, нам необходимо обратиться к рассмотрению такого нового междисциплинарного направления исследований, которое получило название синергетики.

Синергетику теперь стали рассматривать как парадигму исследования сложноорганизованных систем , которая находит широкое применение не только в естественных и технических науках, но все активнее вторгается в социально-экономическое и гуманитарное знание. Прогресс в познании сложных систем способствовал преодолению противопоставления простого и сложного, пониманию их относительности, а самое главное — раскрытию роли сложноорганизованных процессов в ходе эволюции и развития систем неорганического, органического и социального мира.

Основополагающая идея синергетики под разными названиями и чаще всего под именем самоорганизации уходит своими корнями в глубокую древность. По крайней мере, она осознавалась уже Аристотелем, а еще раньше играла важную роль в космогонических представлениях древних греков, которые рассматривали формирования мира как процесс возникновение космоса, или порядка, из хаоса, или беспорядка. Однако эта общая идея имела скорее характер гениальной догадки.

Между тем подлинная самоорганизация по самому смыслу этого термина означает именно изменение прежней организации, порядка или структуры и появление нового порядка и структуры в результате изменения взаимодействия между элементами системы. Точнее говоря, причины такого изменения поведения элементов системы, их самоорганизации следует искать в процессе взаимодействия элементов системы с внешней средой.

Самоорганизация и, основанная на ней эволюция в живой природе и обществе, отнюдь не сводятся к сохранению динамического равновесия. Именно это глубокое различие между неживой и живой природой долгое время оставалось неразрешимым противоречием между классической термодинамикой и эволюционным учением Ч. Дарвина.

Важнейшая заслуга синергетики состоит в том, что она впервые сумела приблизиться к разрешению этого противоречия. Она экспериментально и теоретически доказала, что самоорганизация при наличии вполне определенных условий может происходить уже в простейших физико-химических, и других системах неорганической природы.

К формулировке основной идеи новой парадигмы самоорганизации разные ученые подходили, опираясь на свои конкретные исследования в разных областях науки. Исследования Г. Хакеном механизма работы лазеров, начатые в 1960 г., убедили его в том, что в них процесс самоорганизации начинается с возникновения когерентного, кооперативного движения молекул или атомов, образующих активную среду лазера. Поэтому в своем определении синергетики он подчеркивает именно кооперативный характер процессов самоорганизации. Как признается он сам, в то время он решал частную проблему и не пытался распространить полученные выводы на другие самоорганизующиеся системы.

Осознание общности и аналогии этих конкретных процессов, как процессов самоорганизации в сложных системах, появилось во второй половине 70-х годов XX в. Признание общности и единства, разных по своей природе самоорганизующихся процессов постепенно привело ученых к необходимости создания междисциплинарного направления своих исследований.

Взаимодействуя со средой, открытая система не может быть равновесной. С поступлением новой энергии или вещества неравновесность в системе возрастает. В конечном счете, прежняя взаимосвязь между элементами системы, которая определяет ее структуру, разрушается. Со временем между элементами системы возникают новые взаимосвязи и появляются кооперативные процессы, которые приводят к коллективному поведению элементов системы. Именно кооперативные процессы приводят к образованию новых динамических структур. Так схематически могут быть описаны процессы самоорганизации в открытых системах.

Как же объясняет синергетика процесс самоорганизации систем?

  1. Для этого система должна быть открытой, потому что закрытая, изолированная система в соответствии со вторым законом термодинамики, в конечном итоге должна прийти в состояние, характеризуемое максимальным беспорядком, или дезорганизацией.
  2. Открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия, то она обладает максимальной энтропией и поэтому неспособна к какой-либо организации: в этом состоянии достигается максимум ее дезорганизации.

Самоорганизация и новые стратегии научного поиска. Широкое использование парадигмы самоорганизации в естественных науках и технике, а также постепенное проникновение ее принципов в экономические и социально-гуманитарные науки выдвигают проблему поиска новых стратегий научного поиска. Такая стратегия необходима для поиска решений ряда не только конкретных, но и глобальных общенаучных и мировоззренческих проблем.

Традиционный подход к изучению поведения сложных систем состоит в редукции, или сведении их к поведению простых элементов. Например, чтобы объяснить поведение сложных систем на макроуровне, исследователь стремится свести их к процессам на микроуровне, наделяя микрообъекты (например, атомы или другие ненаблюдаемые объекты) простыми свойствами. Синергетика же стремится понять связь и взаимодействие между микро- и макропроцессами как таковыми и поэтому не рассматривает свойства ненаблюдаемых объектов.

Основная идея, выдвигаемая синергетикой, заключается в том, что сложные системы качественно меняют свое макроскопическое состояние в результате изменений, происходящих на микроуровне .

Эти изменения недоступны для непосредственного наблюдения, но их совокупный результат доступен для наблюдения и описывается управляющими параметрами системы. При критическом значении этих параметров система переходит в новое макроскопическое состояние. Установить связь между невидимыми изменениями на микроуровне и видимыми изменениями на макроуровне, так же как и определить критические значения управляющих параметров из чисто абстрактных, теоретических соображений не представляется возможным. Поэтому здесь прибегают к конкретному исследованию сложноорганизованных систем с помощью наблюдений или экспериментов. Например, в реакции Белоусова — Жаботинского — управляющим параметром служит концентрация химических веществ, в лазере — напряженность электромагнитного поля внутри него. Изменяя управляющие параметры, можно достичь критического значения, когда система резко и спонтанно переходит в качественно новое состояние.

Возвращаясь к вопросу о взаимосвязи между микро- и макроуровнем в процессе самоорганизации, следует подчеркнуть, что при постепенном изменении системы на микро уровне обычно возникает множество различных конфигураций состояний и их будет тем больше, чем большее число компонентов содержит система. Но все такие конфигурации управляются параметрами порядка.

Принцип подчинения параметрам порядка играет важнейшую роль в понимании процессов самоорганизации. В каждом таком процессе параметров порядка существует сравнительно немного, в то время как система может состоять из большого числа компонентов, которые могут создавать огромное количество состояний. Введение параметров порядка значительно облегчает анализ самоорганизующихся процессов и проливает дополнительный свет на понимание категории причинности в современном научном познании.

Если традиционное понимание линейной причинности предполагает, что только причина вызывает или порождает действие, то процессы самоорганизации ясно показывают, что действия также могут оказывать влияние на породившую их причину или причины. Действительно, поведение компонентов системы подчиняется и управляется параметрами порядка, но в то же время сами параметры порядка возникают в результате взаимодействия компонентов системы. Так возникает представление о циклической причинности, включающее признание обратного влияния действия на породившую его причину.

Появление нелинейной термодинамики и синергетики способствовало переходу от линейного мышления, которое утвердилось в рамках механистической картины мира к нелинейному мышлению современной науки. В отличие от классической линейной термодинамики, предметом изучения которой являются равновесные и слабо неравновесные системы, нелинейная термодинамика исследует сильно неравновесные системы, поведение которых является нестабильным и точно непредсказуемым. Но именно такие системы больше всего встречаются в живой природе и обществе и поэтому они представляют наибольший интерес для науки.

Среди этих систем особого внимания заслуживают самоорганизующиеся и исторически развивающиеся системы, к которым относятся геологические, астрономические, биологические, социально-экономические и другие системы. Трудность их исследования заключается в том, что процессы самоорганизации и перехода к новым качественным состояниям в них требуют не только прогнозирования периодов неустойчивости и появления возможных точек бифуркации, но и конкретного анализа эволюции систем на всем протяжении исторического процесса развития. Поэтому анализ таких систем осуществляется как с помощью стандартных методов нелинейной термодинамики и синергетики, так и построения сценариев будущего их развития.

Синерге­тика (в пер. с древнегреч. — содействие, соучастие) — теории самоорганизации, сделавшей своим предметом выявление наи­более общих закономерностей спонтанного структурогенеза.

В 1973 г. немецкий ученый Г. Хакен обратил внимание, что во многих дисциплинах, от астрофизики до социологии, часто наблюдается, как кооперация отдельных частей системы приводит к макроскопическим структурам или функциям. Синергетика в ее нынешнем состоянии фокусирует внимание на таких ситуациях, в которых структуры или функции систем переживают драматические изменения на уровне макромасштабов. В частности, синергетику особо интересует вопрос о том, как именно подсистемы или части производят изменения, всецело обусловленные процессами самоорганизации. Парадоксальным казалось то, что при переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все эти системы ведут себя схожим образом.

Саморазвивающиеся системы находят внутренние (имманент­ные) формы адаптации к окружающей среде. Неравновесные условия вызывают эффект корпоративного поведения элементов, которые в равновесных условиях вели себя независимо и авто­номно. В ситуациях отсутствия равновесия когерентность, т. е. согласованность элементов системы, в значительной мере воз­растает. Определенное количество или ансамбль молекул демон­стрирует когерентное поведение, которое оценивается как слож­ное.

Новая стратегия научного поиска предполагает учет принци­пиальной неоднозначности поведения систем и составляющих их элементов, возможность перескока с одной траектории на дру­гую и утраты системной памяти, когда система, забыв свои про­шлые состояния, действует спонтанно и непредсказуемо. В кри­тических точках направленных изменений возможен эффект ответвлений, допускающий в перспективе функционирования таких систем многочисленные комбинации их эволюциониро­вания.

Новые стратегии научного поиска указывают на принципи­альную гипотетичность знания. Так, в одной из возможных интерпретаций постнеклассической картины мира обосновыва­ется такое состояние универсума, когда, несмотря на непред­сказуемость флуктуации (случайных возмущений и изменений начальных условий), набор возможных траекторий (путей эво­люционирования системы) определен и ограничен. Случайные флуктуации и точки бифуркаций труднопредсказуемым образом меняют траекторию системы, однако сами траектории тяготеют к определенным типам-аттракторам и вследствие этого приво­дят систему, нестабильную относительно мельчайших измене­ний начальных условий, в новое стабильное состояние.

Нелинейный характер динамики науки.

Стратегия освоения самоорганизующихся синергетических систем связана с такими понятиями, как бифуркация, флуктуация, хаосомность, диссипация, странные аттракторы, нелинейность, неопределенность и др. Они используются для объяснения поведения всех типов систем: доорганизмических, органических, социальных, деятельностных, этнических, духовных. В неравновесных условиях действуют Бифуркационные механизмы, предполагающие наличие точек раздвоения и неединственность продолжения развития. Результаты их действия непредсказуемы. Бифуркационные процессы говорят об усложнении системы.

Система, по которой рассеиваются возмущения, называется Диссипативной. Это характеристика поведения системы при флуктуациях, которые охватили ее полностью. Основное свойство: необычайная чувствительность к всевозможным воздействиям и в связи с этим чрезвычайная неравновесность.

Аттракторы — притягивающие множества, образующие собой центры, к которым тяготеют элементы. К примеру, когда скапливается большая толпа народа отдельный человек, двигающийся в собственном направлении, не в состоянии пройти мимо, не отреагировав на нее. Аттракторы стягивают и концентрируют вокруг себя стохастические элементы, структурируя среду и выступая участниками созидания порядка.

Случайность означает, что свойства и качества отдельных явлений изменяют свои значения независимым образом и не определяются перечнем характеристик других явлений. Такую случайность назвали динамическим хаосом. Порожденная действием побочных, нерегулярных, малых или взаимопереплетением комплексных причин, случайность - особенное проявление неопределенности.

Статистические закономерности формулируются на языке вероятностных распределений и проявляются как законы массовых явлений на базе больших чисел. Их действие обнаруживается там, где на фоне множества случайных причин существуют глубокие необходимые связи. Они не дают абсолютной повторяемости, однако в общем случае правомерна их оценка как закономерностей постоянных причин.

Вся социальная реальность наводнена плавающими объектами — Куматоидами. Новые стратегии научного поиска указывают на принципиальную гипотетичность знания. В одной из возможных интерпретаций постнеклассической картины мира обосновывается такое состояние универсума, когда, несмотря на непредсказуемость флуктуации (случайных возмущений и изменений начальных условий), набор возможных траекторий эволюционирования системы определен и ограничен.

В современной постнеклассической науке на воссоздание образа объективной реальности ориентирован весь потенциал описательных наук, дисциплинарное знание, проблемно-ориентированные междисциплинарные исследования и так далее. Изучение саморазвивающихся синергетических систем происходит в рамках междисциплинарных исследований в нескольких направлениях:

  • модель, предложенная основоположником синергетики Г. Хакеном;
  • модель И. Пригожина;
  • модель российской школы, возглавляемой С. П. Курдюмовым, и другими.

В 1982 году на конференции по синергетике, проходившей в СССР, были определены конкретные приоритеты новой науки. Г. Хакен, в частности, подчеркнул, что в связи с кризисом узкоспециализированных областей знаний информацию необходимо сжать до небольшого числа законов, концепций или идей, а синергетику можно рассматривать как одну из подобных попыток. По его мнению, принципы самоорганизации различных по своей природе систем (от электронов до людей) одни и те же, следовательно, речь должна идти об общих детерминантах природных и социальных процессов, на нахождение которых и направлена синергетика.

Современные исследования существенно дополняют традиционные взгляды на процессы хаотизации. В постклассическую картину мира хаос вошёл не как источник деструкции, а как состояние, производное от первичной неустойчивости материальных взаимодействий, которые могут явиться причиной спонтанного структурогенеза. В последних теоретических разработках хаос предстаёт не просто как бесформенная масса, а как сверхсложно организованная последовательность, логика которой представляет значительный интерес. Учёные определяют хаос как неругулярное движение с периодически повторяющимися, неустойчивыми троекториями, где для корреляции пространственных и временных параметров характерно случайное распределение.

Новые стратегии научного поиска в связи с необходимостью освоения самоорганизующихся синергетических систем переосмысливают типы взаимосвязи структурирования и хаотизации, представленные схемой цикличности, отношениями бинарности и дополнительности. Бинарная структура взаимодействия порядка и хаоса проявляется в сосуществовании и противоборстве этих двух стихий. В отличие от цикличности, предполагающей смену состояний, бинарная оппозиция порядка и хаоса сопряжена с множественностью результативных эффектов: это и отрицание, и трансформация с сохранением исходной основы (скажем, больше порядка и больше хаоса), и разворачивание того же противостояния на новой основе (например, времена другие, а порядки или пороки всё те же). Отношение дополнительности предполагает вторжение неструктурированных сил и осколочных образований в организованное целое. Здесь наблюдаются вовлечённость в целостность несвойственных ей чужеродных элементов, вкрапления в устоявшуюся систему компонентов побочных структур, зачастую без инновационных превращений и изменения системы сложности.

Для освоения самоорганизующихся синергетических систем обозначена новая стратегия научного поиска, основанная на древовидном принципе (структурно-логической схеме, графе), которая воссоздаёт альтернативность развития. Выбор ведущей траектории развития зависит от исходных условий, входящих в них элементов, локальных изменений, случайных факторов и энергетических воздействий. На Х Международном Конгрессе по логике, методологии и философии науки, проходившем в августе 1995 года во Флоренции, И. Пригожин предложил считать основой идею квантового измерения применительно к универсуму как таковому. Новая стратегия научного поиска предполагает учёт принципиальной неоднозначности поведения систем и составляющих их элементов, возможность перескока с одной траектории на другую и утраты памяти, когда система, забыв свои прошлые состояния, действует спонтанно и непредсказуемо. В критических точках направленных изменений возможен эффект ответвлений, допускающий в перспективе функционирования таких систем многочисленные комбинации их эволюционирования.

Примечательно, что подобный методологический подход, использующий ветвящуюся графику анализа, был применён А. Дж. Тойнби (1889–1975) по отношению к общецивилизационному процессу развития. В нём не игнорируется право на существование различных типов цивилизаций, которых, по мнению историка, насчитывается около 21. Общецивилизационный рост не подчиняется единой схеме, предполагается многовариантность цивилизационного развития, в котором представители одного и того же типа общества по-разному реагируют на так называемый вызов истории: одни сразу же погибают; другие выживают, но такой ценой, что после этого уже ни на что не способны; третьи столь удачно противостоят вызову, что выходят не только не ослабленными, но даже создав наиболее благоприятные условия для преодоления грядущих испытаний; есть и такие, что следуют за первопроходцами, как овцы следуют за своим вожаком.

В условия, далёких от равновесия, действуют бифуркационные механизмы, предполагающие наличие точек раздвоения и неединственность продолжения развития. Результаты их действия труднопредсказуемы. По мнению И. Пригожина, бифуркационные процессы свидетельствуют об усложнении системы. Н. Моисеев утверждает, что в принципе каждое состояние социальной системы является бифуркационным, а в глобальных измерениях антропогенеза развитие человечества пережило по крайней мере две бифуркации: первая произошла в эпоху палеолита и привела к утверждению системы табу, ограничивающей действие биосоциальных законов (не убий!), вторая — в эпоху неолита и связана с расширением геологической ниши (освоением земледелия и скотоводства).

Флуктуации, то есть возмущения, делятся на два класса: создаваемые внешней средой и воспроизводимые самой системой. Флуктуации могут быть столь сильными, что обладают системной плотностью, придавая ей свои колебания и, по сути, изменяя режим её существования. Они выводят систему из свойственного ей типа порядка, но обязательно ли к хаосу или к упорядоченности иного уровня — это особый вопрос.

Система, по которой рассеиваются возмущения, называется диссипативной. По сути — это характеристика поведения системы при флуктуациях, которые охватили её полностью. Основное свойство диссипативной системы — необычайная чувствительность к всевозможным воздействиям и в связи с этим чрезвычайная неравновесность.

Аттракторами называют притягивающие множества, образующие подобие центров, к которым тяготеют элементы. Например, когда скапливается большая толпа народа, человек не может равнодушно пройти мимо неё, не проявив любопытства. В теории самоорганизации подобный процесс получил название сползания к точке скопления. Аттракторы концентрируют вокруг себя схоластические элементы, тем самым структурируя среду и становясь участниками созидания порядка.

Для новой стратегии научного поиска актуальна категория случайности, которая предстаёт как характеристика поведения любого типа систем, не только сложных, но и простых. Причём дальнейшее их изучение, сколь бы тщательно оно ни проводилось, никак не ведёт к освобождению от случайности. Последняя означает, что свойства и качества отдельных явлений изменяют свои значения независимым образом и не определяются перечнем характеристик других явлений. В одной из последних интерпретаций такую случайность назвали динамическим хаосом. Порождённая действием побочных, нерегулярных, малых причин или взаимодействием комплексных причин случайность — это конкретно-особенное проявление неопределённости.

Особенность куматоида состоит в том, что он не только безразличен к пространственно-временной локализации, но и нежёстко привязан к самому субстрату — материалу, его составляющему. Его качества системные, а следовательно, зависят от присутствия или отсутствия входящих в него элементов, и в особенности от траектории их развития или поведения. Куматоид нельзя однозначно идентифицировать с одним определённым качеством или с набором подобных качеств, закреплённых вещественным образом. Вся социальная жизнь наводнена плавающими объектами — куматоидами. Ещё одной характеристикой этого феномена является определённая предикативность его функционирования (быть народом, быть учителем, быть членом той или иной социальной группы и так далее). От куматоида ожидается некое воспроизведение наиболее типичных особенностей поведения.

Новые стратегии научного поиска указывают на принципиальную гипотетичность знания. В частности, в одной из возможных интерпретаций постнекласической картины мира обосновывается такое состояние универсума, когда, несмотря на непредсказуемость флуктуаций (случайных возмущений и изменений начальных условий), набор возможных траекторий (путей эволюционирования системы) определён и ограничен. Случайные флуктуации и точки бифуркации трудно предсказуемым образом меняют траекторию системы, однако эти траектории тяготеют к определённым типам-аттракторам и вследствие этого приводят систему, нестабильную относительно мельчайших изменений начальных условий, в новое нестабильное состояние.

Тема 3. Структура научного знания

Тема 3. Структура научного знания 3.1. Классификация наук Классификация (от лат. сlassis – разряд, класс и facio – делаю) – это система соподчиненных понятий (классов, объектов) в какой-либо области знания или деятельности. Научная классификация фиксирует закономерные связи

5.2. Научные революции как точки бифуркации и проблема выбора стратегии научного развития

5.2. Научные революции как точки бифуркации и проблема выбора стратегии научного развития Революция является наиболее заметным узловым моментом в процессе развития, которое, в свою очередь, характеризует качественные изменения объектов, появление новых форм бытия,

Отрицательный результат научного поиска нельзя считать окончательным

За освоение европейского наследия с точки зрения левых

За освоение европейского наследия с точки зрения левых В таком случае обречены ли мы на деморализующую альтернативу выбора между плутом или дураком, или же tertium datur? Быть может, контуры этого tertium datur можно увидеть, обратившись к основополагающему европейскому наследию.

Глава 1. Идеологическое освоение действительности

12.4. Мириады далеких галактик (освоение мегамира)

12.4. Мириады далеких галактик (освоение мегамира) Мегамир, как нам уже известно, – это область бескрайних космических просторов. Его главными объектами по современным представлениям являются звезды и планеты. Почти все вещество Вселенной (97 %) сосредоточено в звездах. Они

Освоение Ницше

Освоение Ницше Несмотря то что произведения и письма Ницше достались нам в полном объёме, его философствование остаётся как бы сокрытым. Это философствование, которое для нас, других, не могущих и не смеющих ему следовать, всё же делает ощутимым первоисток, исходя из

Новые виды и новые проблемы проектирования

Новые виды и новые проблемы проектирования Таким образом, новое состояние в системном проектировании представляет собой проектирование систем деятельности. Здесь речь идёт о социотехническом(в противовес системотехническому) проектировании, где главное внимание

Освоение мегамира. Мириады далеких галактик

Освоение мегамира. Мириады далеких галактик Мегамир, как нам уже известно, – это область бескрайних космических просторов. Его главными объектами по современным представлениям являются звезды и планеты. Почти все вещество Вселенной (97 %) сосредоточено в звездах. Они

11. ИМПЕРИЯ КАРОЛИНГОВ. РЕЛИГИОЗНЫЙ ПРИНЦИП СТРАТЕГИИ СИНАРХИИ. НОВЫЕ НАШЕСТВИЯ ВАРВАРОВ. ВИКИНГИ И ИХ СВИРЕПОЕ ДВИЖЕНИЕ ПРОТИВ СИНАРХИИ. КЛЮЧ К НАСЛЕДИЮ ГИПЕРБОРЕИ У ПРИНЦЕВ СВЯЩЕННОЙ ГЕРМАНСКОЙ РИМСКОЙ ИМПЕРИИ

11. ИМПЕРИЯ КАРОЛИНГОВ. РЕЛИГИОЗНЫЙ ПРИНЦИП СТРАТЕГИИ СИНАРХИИ. НОВЫЕ НАШЕСТВИЯ ВАРВАРОВ. ВИКИНГИ И ИХ СВИРЕПОЕ ДВИЖЕНИЕ ПРОТИВ СИНАРХИИ. КЛЮЧ К НАСЛЕДИЮ ГИПЕРБОРЕИ У ПРИНЦЕВ СВЯЩЕННОЙ ГЕРМАНСКОЙ РИМСКОЙ ИМПЕРИИ В Средние Века, с самого начала падения Западной Римской

Мириады далеких галактик. Освоение мегамира

Мириады далеких галактик. Освоение мегамира Мегамир, как нам уже известно, – это область бескрайних космических просторов. Его главными объектами по современным представлениям являются звезды и планеты. Почти все вещество Вселенной (97 %) сосредоточено в звездах. Они

Читайте также: