Синергетическая парадигма и ее мировоззренческие следствия кратко
Обновлено: 30.06.2024
Концепция самоорганизации в настоящее время приобретает все большее значения, становясь парадигмой исследования обширного класса систем и процессов, происходящих в них. В 70-х годах 20-го века возникла новая наука – синергетика, механизмы самоорганизации и развития. Областью ее исследований является изучение эволюции различных структур, относительная устойчивость которых поддерживается благодаря притоку энергии и вещества извне. В основе синергетики лежит, среди прочих, важное утверждение о том, что материальные системы могут быть закрытыми и закрытыми, равновесными и неравновесными, устойчивыми и неустойчивыми, линейными и нелинейными, статическими и динамическими. Принципиальная же возможность процессов самоорганизации обусловлена тем, что в целом все живые и неживые, природные и общественные системы являются открытыми, неравновесными, нелинейными.
Возникновение синергетики связано, в основном, с именами И. Пригожина - бельгийского физика и химика И.Пригожина, лауреата Нобелевской премии 1977 г., немецкого физика Г.Хакена, другого немецкого ученого М. Эйгена (вспомним его гиперциклы), а также наших отечественных ученых Б. Белоусова и Жаботинского.
И.Пригожин, разрабатывая современную термодинамику необратимых процессов (неравновесную термодинамику) открыл явление образования упорядоченных структур из хаотического, неупорядоченного состояния системы, т.е. самоорганизацию и сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии. К своим идеям он пришел, анализируя специфические химические реакции, которые впервые экспериментально были изучены Б. Белоусовым и А. Жаботинским. И. Пригожин со своими сотрудниками И.Стенгерс, Г.Николисом построили математическую модель таких реакций, а также показали, что в сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса к порядку, организованности.
Г. Хакен, изучая процессы самоорганизации, происходящие в лазере, назвал новое направление исследований синергетикой, что в переводе с греческого означает совместное действие, или взаимодействие, и хорошо передает смысл и цель нового подхода к изучению явлений.
М.Эйген доказал, что открытый Ч. Дарвином принцип отбора справедлив и на микроуровне, а генезис (происхождение жизни есть результат процесса отбора, происходящего на молекулярном уровне. Он показал, что сложные органические структуры с адаптационными характеристиками возникают благодаря эволюционному процессу отбора на основе автокатализа.
2. Основные понятия и принципы синергетики
Порядок и хаос. В результате протекания процессов в изолированных системах сами системы переходят в состояние равновесия, которое соответствует максимальному беспорядку системы – равновесный тепловой хаос. Таким образом, самоорганизация, или эволюция в случае замкнутой системы приводит ее в состояние максимального беспорядка. В реальности, тем не менее, часто наблюдаются совершенно противоположные явления.
Уже теория Канта и Лапласа об образовании упорядоченной Солнечной системы из хаотических туманностей противоречила II началу термодинамики. Но особенно ярко проявилось противоречие II начала термодинамики с эволюционной теорией Дарвина. Ведь согласно ей, в мире живого естественно протекающие процессы ведут к усложнению форм и структур, к увеличению порядка, избавлению от хаоса и удалению от равновесия. Другими словами, самоорганизация в живой природе приводит систему к прямо противоположному состоянию, чем самоорганизация в неживых системах. Все это привело к появлению понятия открытой системы, которое и позволило устранить упомянутые противоречия.
Нелинейность. Сложные системы являются нелинейными. Для их описания используются нелинейные математические уравнения, т.е. уравнения, в которых искомые величины входят в степенях больше единицы, в составе математических функций (тригонометрических, логарифмических и т.п.) или коэффициенты зависят от свойств среды и особенностей протекания процесса. Нелинейные уравнения могут иметь несколько качественно различных решений. Физически это означает возможность различных путей эволюции системы.
Диссипативность. Великий русский математик А.М.Ляпунов разработал общую теорию устойчивости состояний систем. Очень кратко ее идею можно выразить следующим образом. Устойчивые состояния систем не теряют своей устойчивости при флуктуациях физических параметров, поскольку система за счет внутренних взаимодействий способна погасить возникающие флуктуации. Неустойчивые системы, наоборот, при возникновении флуктуаций способны усиливать их, и, в результате такого нарастания амплитуд возмущений система уходит из стационарного состояния. Критерием эволюции при этом является величина (dS/dt) Pn-1;
2. Основные понятия и принципы синергетики (Открытость, нелинейность, диссипативность; порядок и хаос; бифуркации и параметры порядка; фазовое пространство и аттракторы системы)
1. Концепция самоорганизации в науке
Концепция самоорганизации в настоящее время приобретает все большее значения, становясь парадигмой исследования обширного класса систем и процессов, происходящих в них. В 70-х годах 20-го века возникла новая наука – синергетика, механизмы самоорганизации и развития. Областью ее исследований является изучение эволюции различных структур, относительная устойчивость которых поддерживается благодаря притоку энергии и вещества извне. В основе синергетики лежит, среди прочих, важное утверждение о том, что материальные системы могут быть закрытыми и закрытыми, равновесными и неравновесными, устойчивыми и неустойчивыми, линейными и нелинейными, статическими и динамическими. Принципиальная же возможность процессов самоорганизации обусловлена тем, что в целом все живые и неживые, природные и общественные системы являются открытыми, неравновесными, нелинейными.
Возникновение синергетики связано, в основном, с именами И. Пригожина - бельгийского физика и химика И.Пригожина, лауреата Нобелевской премии 1977 г., немецкого физика Г.Хакена, другого немецкого ученого М. Эйгена (вспомним его гиперциклы), а также наших отечественных ученых Б. Белоусова и Жаботинского.
И.Пригожин, разрабатывая современную термодинамику необратимых процессов (неравновесную термодинамику) открыл явление образования упорядоченных структур из хаотического, неупорядоченного состояния системы, т.е. самоорганизацию и сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии. К своим идеям он пришел, анализируя специфические химические реакции, которые впервые экспериментально были изучены Б. Белоусовым и А. Жаботинским. И. Пригожин со своими сотрудниками И.Стенгерс, Г.Николисом построили математическую модель таких реакций, а также показали, что в сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса к порядку, организованности.
Г. Хакен, изучая процессы самоорганизации, происходящие в лазере, назвал новое направление исследований синергетикой, что в переводе с греческого означает совместное действие, или взаимодействие, и хорошо передает смысл и цель нового подхода к изучению явлений.
М.Эйген доказал, что открытый Ч. Дарвином принцип отбора справедлив и на микроуровне, а генезис (происхождение жизни есть результат процесса отбора, происходящего на молекулярном уровне. Он показал, что сложные органические структуры с адаптационными характеристиками возникают благодаря эволюционному процессу отбора на основе автокатализа.
2. Основные понятия и принципы синергетики
Порядок и хаос. В результате протекания процессов в изолированных системах сами системы переходят в состояние равновесия, которое соответствует максимальному беспорядку системы – равновесный тепловой хаос. Таким образом, самоорганизация, или эволюция в случае замкнутой системы приводит ее в состояние максимального беспорядка. В реальности, тем не менее, часто наблюдаются совершенно противоположные явления.
Уже теория Канта и Лапласа об образовании упорядоченной Солнечной системы из хаотических туманностей противоречила II началу термодинамики. Но особенно ярко проявилось противоречие II начала термодинамики с эволюционной теорией Дарвина. Ведь согласно ей, в мире живого естественно протекающие процессы ведут к усложнению форм и структур, к увеличению порядка, избавлению от хаоса и удалению от равновесия. Другими словами, самоорганизация в живой природе приводит систему к прямо противоположному состоянию, чем самоорганизация в неживых системах. Все это привело к появлению понятия открытой системы, которое и позволило устранить упомянутые противоречия.
Нелинейность. Сложные системы являются нелинейными. Для их описания используются нелинейные математические уравнения, т.е. уравнения, в которых искомые величины входят в степенях больше единицы, в составе математических функций (тригонометрических, логарифмических и т.п.) или коэффициенты зависят от свойств среды и особенностей протекания процесса. Нелинейные уравнения могут иметь несколько качественно различных решений. Физически это означает возможность различных путей эволюции системы.
Диссипативность. Великий русский математик А.М.Ляпунов разработал общую теорию устойчивости состояний систем. Очень кратко ее идею можно выразить следующим образом. Устойчивые состояния систем не теряют своей устойчивости при флуктуациях физических параметров, поскольку система за счет внутренних взаимодействий способна погасить возникающие флуктуации. Неустойчивые системы, наоборот, при возникновении флуктуаций способны усиливать их, и, в результате такого нарастания амплитуд возмущений система уходит из стационарного состояния. Критерием эволюции при этом является величина (dS/dt) Pn-1;
Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов. Синергетическая парадигма. Основные понятия в контексте истории культуры
Современная наука быстрыми шагами идет
навстречу всем великим Истинам, изложенным
в восточной философии и скоро, очень
скоро они встретятся и протянут друг другу руки.
Е.И.Рерих
Взаимообогащаясь, культуры Востока и
Запада актуализируются, становятся
достоянием каждого Не разница
должна исчезнуть [между ними], а непонимание.
Т.П.Григорьева
I
Синергетика как новая парадигма.
Диалог с И.Р.Пригожиным
Если искать предельно краткую характеристику синергетики как научной парадигмы, то такая характеристика включила бы всего три ключевые идеи: самоорганизация, открытые системы, нелинейность. Синергетика изучает механизмы самоорганизации определенного класса систем (открытых и нелинейных) самой различной природы, начиная с физики и кончая социологией и загадками человеческого Я, системой его сознания и подсознания.
Обрисуем концептуальное поле вокруг этих идей, поясняя при этом даже не столько их строгий естественнонаучный смысл, сколько ту мировоззренческую и культурологическую оболочку, которой они начинают обрастать Отдавая должное известным зарубежным и отечественным исследователям феноменов самоорганизации, нам прежде всего хотелось бы представить научной и философской общественности ряд синергетических идей и их мировоззренческих следствий, развиваемых в Институте прикладной математики им. М.В.Келдыша (ИПМ) РАН, в Институте математического моделирования РАН и на факультете ВМК МГУ в научной школе под руководством академика А.А.Самарского и одного из авторов данной статьи. Изложение материала опирается на результаты вычислительного эксперимента и ряд строгих математических выводов, которые получены для относительно простых открытых нелинейных сред. Бурное развитие нелинейной математики, основанное прежде всего на обобщении результатов расчетов на ЭВМ математических моделей в разных областях науки, стало источником новых парадоксальных идей, новых философских представлений. .
Последняя часть утверждения И.Пригожина касается того, что современная наука перестала быть детерминистической. И с этим нельзя согласиться. И.Пригожин неоднократно подчеркивает, что режимы движения переключаются, пути эволюции реальных систем бифуркируют, многократно ветвятся, в моменты бифуркаций играет роль случайность, и вследствие этого мир становится загадочным, непредсказуемым, неконтролируемым. В определенном смысле дело обстоит действительно так. Однако в настоящей статье развертывается центральная идея иного рода: наличие поля путей развития для открытых нелинейных сред, спектра структур, возбуждаемых различной топологией начальных воздействий на среду.
Хотя случайность, малые флуктуации могут сбить, отбросить с выбранного пути, приводят, вообще говоря, к сложным блужданиям по полю путей развития, но в некотором смысле – по крайней мере, на упрощенных математических моделях, – можно видеть все поле возможных путей развития. Все возможные пути – пути Дао Пути Дао – здесь: естественные закономерные пути движения, развития. – Ред. – открываются как бы с высоты птичьего полета. Тогда становится ясным, что ветвящиеся дороги эволюции ограничены. Конечно, если работает случайность, то имеют место блуждания, но не какие угодно, а в рамках вполне определенного, ограниченного поля возможностей.
Управление теряет характер слепого вмешательства методом проб и ошибок или же упрямого насилования реальности, опасных действий против собственных тенденций систем, и строится на основе знания того, что вообще возможно в данной среде. Управление начинает основываться на соединении вмешательства человека с существом внутренних тенденций развивающихся систем. Поэтому здесь появляется в некотором смысле высший тип детерминизма – детерминизм с пониманием неоднозначности будущего и с возможностью выхода на желаемое будущее. Это детерминизм, который усиливает роль человека.
Таким образом, излагаемые здесь представления о закономерностях самоорганизации и эволюции сложных систем в чем-то перекликаются со взглядами И.Пригожина. Но по ряду позиций согласия нет. Понимание механизмов самоорганизации корректируется и развивается. Существенное дополнение – это раскрытие механизмов:
а) локализации процессов в среде в виде структур;
б) эволюции (синтеза и распада) нестационарных диссипативных структур, то есть построение эволюционного холизма;
в) внутренней устойчивости и неустойчивости эволюционных процессов на определенных стадиях их развертывания, то есть исследование динамики развития процессов в режимах с обострением;
г) чередования этих стадий, различных режимов изменения состояния системы. Причем внутренние механизмы самоорганизации глубоко связаны с ролью хаоса на микроуровне и с его конструктивным и деструктивным проявлениями на макроуровне.
II
Идеи синергетики и образы культуры
Синергетика вводит в научный оборот свой собственный, особый язык. Это язык таких понятий, как аттракторы и бифуркации, фрактали и детерминированный хаос. Как сделать данный язык доступным для каждого образованного человека? Здесь встает непростая задача – представить синергетические идеи в виде образов культуры, соотнести их с имеющейся концептуальной сеткой всякого культурного человека. При этом важно не исказить идеи и не утерять того богатого мировоззренческого содержания, которое за ними стоит.
В общем-то обширная работа по наведению мостов между синергетикой и широкими пластами культуры только начинается. Наши краткие замечания на этот счет, скорее всего, лишь приоткрывают сферы их возможного пересечения.
Слушайте про мощь духа – сила его неисчерпаема.
Слово – лишь ничтожная часть.
Вихрь – лишь преддверие движения.
Снег – лишь вестник холода.
Зарница – лишь око грозы.
Слово – лишь пыль удара творческой мысли.
III
Синергетика на перекрестке культур
Вместе собирайтесь!
Вместе договаривайтесь!
Вместе настраивайтесь в ваших помыслах…
Единым (да будет) ваш замысел,
Едиными – ваши сердца!
Единой да будет ваша мысль,
Чтобы было у вас доброе согласие!
Синергетика, погружаясь в среду культуры и получая признание как новая научная парадигма и новый образ видения мира, может подчеркнуть нечто из многослойных пластов культуры очень избирательно. Она резонирует с теми мировоззренческими традициями, которые отвечают ее собственным принципам, установкам, наполняя их при этом новым конкретным содержанием.
Синергетика заставляет нас переоткрыть, по-новому осмыслить некоторые принципы восточного мировосприятия. Отметим здесь лишь основополагающие идеи Востока, получающие конкретные переинтерпретации в синергетике.
Литература
1. Арнольд В.И. Гюйгенc и Барроу, Ньютон и Гук – первые шаги математического анализа и теории катастроф, от эвольвент до квазикристаллов. М., 1989.
2. Афоризмы старого Китая. М., 1991.
3. Баблоянц А. Молекулы, динамика, жизнь. M., 1990.
4. Баженов Л.Б. Редукционизм в научном познании // Природа. М., 1987. № 9.
5. Башляр Г. Психоанализ огня. М.: Прогресс, 1993.
6. Бергсон А. Собр. соч. Пг., 1918. Т. 1.
7. Гайденко П.П. Хайдеггер // Философская энциклопедия. М., 1970. Т. 5.
8. Герцен А. И. Собр. соч. М., 1975. Т. 6.
9. Го Юй (Речи царств). М., 1987.
10. Григорьева Т.П. Японская художественная традиция. М., 1979.
11. Декарт Р. Сочинения. М., 1989. Т. 1.
12. Климонтович Ю.Л. Турбулентное движение и структура хаоса. М., 1990.
13. Культура Древней Индии. М., 1975.
14. Курдюмов С.П. Собственные функции горения нелинейной среды и конструктивные законы построения ее организации // Современные проблемы математической физики и вычислительной математики. М., 1982.
15. Курдюмов С.П., Куркина Е.С., Потапов А.Б., Самарский А.А. Сложные многомерные структуры горения нелинейной среды // Наука, технология, вычислительный эксперимент. М., 1993.
16. Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Синергетика – новые направления. М., 1989.
17. Лейбниц Г. Сочинения. М., 1982. Т. 1.
18. Лосев А.Ф. Хаос // Мифы народов мира. М., 1982. Т. 2.
19. Мамардашвили М.К. Культура и мысль // Философская и социологическая мысль. М., 1990. № 6.
20. Материалисты Древней Греции. М., 1955.
21. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М., 1990.
22. Ницше Ф. Полн. собр. соч. М., 1910. Т. 9.
23. Ницше Ф. Так говорил Заратустра. М., 1990.
24. Петухов С.В. Геометрии живой природы и алгоритмы самоорганизации. М, 1988.
25. Платон. Сочинения. М., 1971. Т. 3.
26. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., 1985.
27. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой. М., 1986.
28. Ригведа: Избранные гимны. М., 1972.
29. Розенберг О.О. Труды по буддизму. М., 1991.
30. Роллан Р. Собр. соч. Л., 1936. Т. 20.
31. Сеидов Д.Г. Синергетика океанских процессов. М., 1989.
32. Сороко Э.М. Структурная гармония систем. Мн., 1984.
33. Топоров В.Н. Древо мировое // Мифы народов мира. М., 1980. Т. 1.
34. Уилрайт Ф. Метафора и реальность // Теория метафоры. М., 1990.
35. Упанишады. М., 1967.
36. Федер Е. Фракталы. М., 1991.
37. Флашен Л. Книга // Вопросы философии. М., 1990. № 6.
38. Щербатской Ф.И. Избранные труды по буддизму. М., 1988.
39. Щербатской Ф.И. Философское учение буддизма // Восток–Запад: Исследования. Переводы. Публикации. М., 1989. Вып. 4.
40. Aurobindo Sri. Bankim – Tilak – Dayananda. Calcutta, 1947.
41. Graham R. Chaos in Lasers // Synergetics – From Microscopic to
Macroscopic Order. Berlin, 1984.
42. Heidegger M. Sein und Zeit. TuЁbingen, 1986.
43. Hess В., Marcus M. Time Pattern Transitions in Biochemical Processes // Syner-getics – From Microscopic to Macroscopic Order. Berlin, 1984.
44. Jung С.G. Psychology and the East. London, 1986.
45. Nicolis С., Nicolis G. Is There a Climatic Attractor? // Nature. 1984. Vol. 311.
46. Prigogine I. The Philosophy of Instability // Futures. August, 1989.
47. Prigogine I., Stengers I. Entre le temps et eternite. Paris, 1988.
48. Vidal С. Chaotic Behaviours Observed in Homogeneous Chemical Systems // Synergetics – From Microscopic to Macroscopic Order. Berlin, 1984.
Не разбирая систему на части и не сводя ее к функционированию на макроуровне, синергетика пытается понять взаимодействие между микро- и макроуровнем, взаимодействие между частью и целым.
Г. Хакен проводит сопоставление между традиционным описанием сложных систем и синергетическим описанием. Единицей описания в традиционном подходе является отдельный элемент рассматриваемой системы, например клетка, нейрон, компьютер. Единица описания в синергетике - это сеть, состоящая из клеток, нейронов, компьютеров. Если в обычном описании свойства приписываются индивидуальному объекту, в синергетике - ансамблям, множествам объектов. То есть за результат работы, за способность быть наделенными теми или иными свойствами отвечают не отдельные элементы системы, а их коллективные взаимодействия, согласованности, синхронизации, когерентности. Если в традиционном подходе описание качеств системы явно или неявно опирается на принцип локализации, то синергетика, как и квантовая механика, существенно нелокальна.
Герман Хакен полагает, что синергетику можно рассматривать как самую развитую теорию самоорганизации. Самоорганизация рождается самой системой в результате потери устойчивости некоторого состояния как некоторый обобщенно понимаемый фазовый переход, это, по мнению Г. Хакена, самое главное в синергетике. Какие цели ставит перед собой синергетика как наука? Как известно, сложные системы состоят из очень многих деталей, что порождает возможности очень сложного взаимодействия между деталями. Это взаимодействие изучается, во-первых, методом редукционизма, низводящим функционирование системы к микроуровням, к деталям, во-вторых, методом макрохолизма, описывающим поведение системы в целом, на макроуровне. Г. Хакен определяет синергетику как мост между двумя этими подходами.
Синергетика у Германа Хакена предстает как конкретно-научная дисциплина, но область явлений, рассматриваемых синергетикой, не вещна, а принадлежит к классу отношений.
Это позволяет рассматривать ее по аналогии с математикой как язык науки. Синергетика изучает взаимосвязи, процессы самоорганизации. Предмет синергетики - это реальность, но реальность, имеющая другой модус существования, это реальность взаимосвязей.
Другой творец синергетики — И.Р. Пригожин - акцентирует внимание на проблеме необратимости, на возможности в рамках синергетики рассмотреть, как организуется порядок из хаоса. И.Р. Пригожин именно эту ситуацию инициирует в своих работах. Синергетика дает качественно новое представление о хаосе. Хаос в синергетике рассматривается в эволюционном ключе: не как последняя стадия в развитии систем, а как источник нового порядка. Осмысление того, что хаос может быть источником порядка, что случайность - не только следствие простого непонимания, а может быть имманентным свойством развивающейся структуры, имело самые существенные следствия. Заметную роль стало играть представление о хаосе, который в сильнонеравновесных системах может стать источником порядка.
Термодинамика стала функционировать в ранге фундаментальной теории в рамках новой исследовательской программы, в рамках статистической физики. В синергетике физическое представление о хаосе, о вакууме настолько изменилось, что потребовало иных представлений о пространстве: пространство взаимодействует с материальными объектами и искривляется вблизи гравитирующих масс. Гравитационное поле выступает как искривление четырехмерного пространства-времени, а в геометродинамике пустое искривление пространства сложной топологии порождает все многообразие материального мира.
Еще один аспект существенного изменения наших представлений о пространстве заключается в том, что если в классической физике вакуум - пустое пространство, то в современной физике микромира вакуум предстает как совокупность виртуальных состояний, как море виртуальных пар с бесконечной плотностью энергии. Современная теория поля выяснила, что существует множество вакуу- мов, которые реализуются с помощью спонтанного нарушения симметрии. Это привносит порядок в природу, т.е. элементарные частицы оказываются продуктом самоорганизации физического вакуума.
Малое воздействие на диссипативные системы, показывает И.Р. Пригожин, способно привести к флуктуации, и система не вернется в прежнее состояние. Для классической механики было привычным представление о том, что следствие большего воздействия, как правило, оказывается более значительным. Чтобы тело переместилось на большее расстояние, к нему нужно приложить большую силу.
Чем сильнее воздействие, тем эффективнее результат этого воздействия. В синергетике через явление необратимости меняется само это представление: оказывается, что и малое воздействие на диссипативную систему может привести ее в новое состояние, причем оно принципиально непредсказуемо. В синергетике рождается новое статистическое видение мира, связанное с нелинейностью, имманентной случайностью.
Современные эволюционные взгляды исходят из признания сильнейшей неравновесное™ в развитии материального мира, начиная от Большого взрыва и кончая процессами социальноэкономическими и духовно-нравственными. Эволюционный процесс берет свое начало не просто с хаотического состояния, а является продолжением других эволюционных процессов. Хаос как объект постнеклассической науки есть типичное явление, он присутствует всюду. Хаос - это новый тип порядка, который раньше не видели, воспринимали как тепловой шум, а теперь стали видеть везде. Результатом такого гештальт-переключения в мышлении, в видении реальности стало формирование новых компьютерных технологий, где информация представляется в виде графического образа, открывается новый мир структур.
Третья важнейшая характеристика синергетической парадигмы связана с нелинейностью.
Нелинейность в математическом смысле означает наличие более одного решения при одинаковых условиях. Физический смысл нелинейности в том, что имеется множество путей эволюции системы, выбор эволюционного пути выглядит спонтанным. Случайность в общем виде рассматривается как отсутствие закономерности или же как нечто ей противоположное. Бифуркационная модель демонстрирует, что на уровне результата (скажем, большие следствия) нет непосредственных равновеликих, равнозначимых причин, его обуславливающих. В бифуркационной модели случайность выступает как следствие весьма сложного, запутанного, опосредованного многими факторами действия множества причин.
Нелинейный характер взаимодействий раскрывает, как возможна подобная опосредованность. Когда система развивается нелинейным образом, она может пойти по разным путям, примечательно, что система запоминает свой эволюционный путь развития. Линейность предполагает обратимость процессов, т.е. если вернуть систему в прежние условия, она повторит тот же путь. Нелинейные процессы будут возвращаться своим путем, а из начальных - идти по-разному. Диссипативная система как бы живет в каждый момент времени, проявляя спонтанность. Казалось бы, пространственно мы систему возвращаем в то же состояние, но система изменилась подобно тому, как меняется человек в течение жизни, при этом нужно помнить, что диссипативная система по своему субстрату может быть разной: живой организм, общество, толпа, газ, пожар и т.д.
Идея случайности существенно опирается на то, что причины не всегда могут быть разумно соотнесены со своими следствиями, что во взаимосвязях в материальном мире существуют своего рода иррациональные, несоизмеримые элементы, однако это не означает, что случай беспричинен. В точках бифуркации случайность становится ответственной за перемены глобальных масштабов, и конструктивная роль случайности здесь неизмеримо возрастает, соответственно меняются основания ее включения в ход созидательных процессов. Описание сложной системы на основе методов самоорганизации процессов дистанцируется от траекторного подхода и, соответственно, от классического детерминизма.
Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, одни и те же безотносительно природы систем.
Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате поведения многоэлементной или многофакторной среды, не демонстрирующей стремления к усреднению термодинамического типа.
Синергетический подход в современном познании, основные принципы
* Наука имеет дело с системами разных уровней организации, связь между ними осуществляется через хаос
* Когда системы объединяются, целое не равно сумме частей
* Общее для всех систем: спонтанное образование, изменения на макроскопическом уровне, возникновение новых качеств, этап самоорганизации. При переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все системы ведут себя одинаково
* Неравновесность в системе является источником появления новой организации (порядка)
* Системы всегда открыты и обмениваются энергией с внешней средой
* Процессы локальной упорядоченности совершаются за счет притока энергии извне
* В сильно неравновесных условиях системы начинают воспринимать те факторы, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии
* В неравновесных условиях независимость элементов уступает место корпоративному поведению
* Вдали от равновесия согласованность поведения элементов возрастает. В равновесии молекула видит только своих соседей, вдали равновесия – видит всю систему целиком. Примеры: костная материя - коммуникация посредством сигналов, работа головного мозга.
* В условиях, далеких от равновесия, в системах действуют бифуркационные механизмы – наличие точек раздвоения продолжения развития. Варианты развития системы практически не предсказуемы.
Современная наука и синергетика объясняют процесс самоорганизации систем следующим образом.
1. Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией.
2. Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия. В точке равновесия система обладает максимальной энтропией и поэтому не способна к какой-либо организации: в этом состоянии достигается максимум её самодезорганизации. В состоянии, близком к равновесию, система со временем приблизится к нему и придет в состояние полной дезорганизации.
4. Возникновение самоорганизации опирается на положительную обратную связь. Функционирование различных автоматических устройств основывается на принципе отрицательной обратной связи, т.е. на получение обратных сигналов от исполнительных органов относительно положения системы и последующей корректировки этого положения управляющими устройствами. В самоорганизующейся системе изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что и приводит в конце концов к возникновению нового порядка и структуры.
5. Процессы самоорганизации, как и переходы от одних структур к другим, сопровождаются нарушением симметрии. Так, мы уже видели, что при описании необратимых процессов пришлось отказаться от симметрии времени, характерной для обратимых процессов в механике. Процессы самоорганизации, связанные с необратимыми изменениями, приводят к разрушению старых и возникновению новых структур.
6. Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические размеры. В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации.
Язык синергетики: аттрактор (привлекательность) – целеподобность, направленность, конечный этап на определенном этапе эволюции или все вместе относительно устойчивое состояние системы, которое как бы притягивает к себе множество траекторий системы.
Бифуркация – это выбор пути.
Точка бифуркации – это точка ветвления путей системы (путей решений).
Фракталия (фрактальные объекты)- объекты, которые обладают свойством самоподобия или масштабной инвариантности.
(спиральные рукава галактики, спиральные ветви циклонов, спиральная форма раковин улиток)
(структура шестигранных ячеек в виде пчелиных сот) (структура перистых облаков и крупномасштабная структура вселенной)
Флуктуация – случайное отклонение мгновенных значений величины от их средних значений.
Читайте также: