Системность и структурность материи синергетика о самоорганизации материи кратко
Обновлено: 05.07.2024
Материя обладает целым рядом неотъемлемых свойств – атрибутов: системность и структурность, самоорганизация, движение, пространство, время, отражение.
Системность – это способ существования материи, отражающий ее структурное многообразие. Под системностью материального бытия понимается тот факт, что все его элементы находятся не в хаотичном состоянии, а определенным образом организованы. Система – это ограниченное множество элементов, находящихся в устойчивых взаимосвязях. Совокупность связей, обеспечивающая упорядоченность элементов системы, ее устойчивость, называется структурой. Т.обр., структурность – это внутренняя расчлененность материального бытия, характеризующаяся совокупностью устойчивых отношений и связей между ее элементами.
Материя всегда структурна. В мире существует множество различных материальных систем.
По характеру связей между элементами можно выделить системы суммативные – в них элементы обладают достаточной автономностью по отношению друг к другу, связи между ними внешние, несущественные (например, штабель досок) – и целостные – в них существует жесткая зависимость элементов друг от друга, системы от каждого элемента и элементов от системы. В свою очередь, целостные системы подразделяются: по формам движения материи – на механические, физические и химические, биологические, социальные, по характеру связей с окружающей средой – на открытые и закрытые, по степени организации – на простые и сложные, по характеру происхождения – на естественные и искусственные и т.д.
Наиболее крупная система – это вся Вселенная. Это развивающаяся система, состоящая из множества подсистем и элементов. В ней можно выделить три основных уровня структурной организации: микромир – системы предельно малых, не воспринимаемых непосредственно объектов; макромир – системы объектов, поддающихся человеческому восприятию и измерению; мегамир – мир предельно больших величин.
Каждая из трех областей материальной действительности (неживая природа, живая природа, социальная действительность) на каждом из уровней структурной организации включает в себя ряд систем:
- в неживой природе можно выделить такие уровни структурной организации: уровень элементарных частиц – ядерный – атомарный – молекулярный – уровень макротел – планеты – планетные комплексы – галактики – метагалактики;
- уровни структурной организации живой природы: клетки – микроорганизмы – органы и ткани – организмы в целом – популяции 1 – биоценоз 2 – биосфера;
- в социальной действительности выделяются такие уровни структурной организации: индивид – семья – коллектив – социальные группы – классы – нации – государства – системы государств – человечество в целом.
Каждый структурный элемент этих систем, в свою очередь, тоже выступает как система.
Основной признак системы – целостность – означает, что система – это не просто сумма элементов и их свойств, а уникальное целое, обладающее новыми свойствами, возникающими в результате взаимодействия элементов. [*Молекула воды Н2О: водород сам по себе горит, а кислород поддерживает горение; система, образованное этими элементами породила новое, интегративное свойство – вода гасит огонь].
Элементы системы всегда упорядоченно организованы. [*Солнечная система – группа небесных тел, различных по размерам и физическому строению. В нее входят: Солнце, 9 больших планет, более 30 спутников планет, более 2000 малых планет (астероидов, сотни комет и бесчисленное множество метеоритных тел. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения Солнца. Все планеты вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и почти в одной и той же плоскости. Большинство спутников планет вращается в том же направлении и в большинстве случаев – в экваториальной плоскости своей планеты. Солнце, планеты, спутники движутся вокруг своей оси в том же направлении, в котором они движутся по своим траекториям. Каждая следующая планета удалена от Солнца примерно в 2 раза дальше, чем предыдущая]. Эта упорядоченность объясняется явлениями самоорганизации.
Самоорганизация – это способность открытых материальных систем создавать под внешним энергетическим влиянием внутреннюю упорядоченную структуру. Явления самоорганизации изучает новая научная дисциплина – синергетика (ее основоположники – немецкий ученый Ганс Хакен, бельгийские ученые Илья Пригожин и Изабелла Стенгерс) 1 . Синергетика по-новому объясняет такие понятия, как саморазвитие, порядок и хаос, необходимость и случайность. Синергетический подход позволил ответить на вопрос: почему мир демонстрирует высокую степень равновесия и организации.
Движение предполагает свою противоположность – покой. Движение абсолютно, а покой относителен. Движение в природе проявляется каксамодвижение, т.е. импульс к изменению заложен в самой природе материального мира.
В современной науке выделяют три типа движения:
1) движение от низшего к высшему, или прогресс (*человеческая история);
2) движение от высшего к низшему, или регресс (* старение организмов);
3) движение, в котором нет ни прогресса, ни регресса (*круговорот воды в природе).
Выделяют также ряд форм движения материи, которые отличаются своим носителем и уровнем структурной организации:
- механическая(ее материальный носитель – любое тело или предмет),
- физическая, химическая(материальный носитель – атом, молекула),
- биологическая(клетка),
- социальная(индивид, социальные группы, общество).
Эта классификация была разработана Ф.Энгельсом во 2-й половине XIXв. И основывалась на научных знаниях того времени. Современная наука располагает данными и о других формах движения материи: о взаимопревращениях элементарных частиц и полей, о внутриатомных превращениях и т.д.
Движение характеризуется следующими признаками:
- неотрывность от материи,
- абсолютность и относительность(т.е. движение универсально, но всегда проявляется в различных конкретных формах),
- изменчивость и устойчивость (т.е. любое изменение предполагает сохранение прежнего состояния),
- непрерывность и прерывность (т.е. движение носит всеобщий характер, но проявляется как движение отдельных материальных систем).
В истории науки существовали 2 основные точки зрения на пространство и время:
Т.е. современная наука рассматривает пространство и время как атрибуты материи. Пространство – это форма бытия материи, которая выражаетсвязи между сосуществующими объектами, характеризует их протяженность и взаимное расположение. Пространство характеризуется такими свойствами, как объективность, протяженность, однородность (равноправие всех его точек, каждая из которых может стать точкой отсчета для каких-либо процессов или явлений), изотропность (т.е. равноправие всех возможных направлений в пространстве), трехмерность (положение любого тела может быть точно определено с помощью трех величин –: длина, ширина и высота в прямоугольной системе координат, радиус-вектор и два угла – в сферической системе и т.д.).
Время – это форма бытия материи, которая выражаетсвязи между сменяющимися объектами, характеризует порядок их последовательности и длительность. Свойства времени: объективность, длительность, однонаправленность, необратимость, одномерность.
Пространство и время не существуют изолированно друг от друга и от материального движения. Они составляют единую пространственно-временную характеристику движущейся материи.
В современной философии и науке используются понятия биологического, психологического и социального пространства и времени.
Биологическое пространство и времяхарактеризует особенности процессов в живой природе.: жизнь и смерть растительных и животных организмов, смену видов растений и животных жизнь человека как биологического существа, и т.д.Одним из первых к анализу этой проблемы обратился В.И. Вернадский.
Психологическое пространство и времясвязано с восприятием и переживанием пространственных и временных отношении индивидом. Это субъективное чувство, и оно не всегда совпадает с реальными пространственно-временными характеристиками. Например, психологическое время включает в себя оценку скорости протекания различных событий (может ускоряться или замедляться в зависимости от конкретных ситуаций), удаленности в прошлое и в будущее, осознание возраста, представления о продолжительности жизни, о смерти и бессмертии, о связи собственной жизни с жизнью других поколений и т.д. Благодаря идеальным образам индивид может перемещаться во времени и пространстве как на уровне сознания, так и на бессознательном уровне (сны, галлюцинации). Большое внимание этой проблеме уделяется в психоанализе.
Социальное пространство и время– это формы социального бытия, формы жизнедеятельности индивидов, социальных общностей и общества в целом. Специфические свойства социального пространства: протяженность, упорядоченность, масштаб, насыщенность, плотность, координация социальных процессов. Социальное время – это время жизни и деятельности социальных объектов: личности, социальных общностей, поколений, государств, общества в целом. Это время протекания социальных событий, временные особенности передачи социального опыта и т.д.Социальное время неотделимо от социального пространства, в рамках которого жизнедеятельность общества протекает в форме различных социальных и территориальных образований.
Отражение– всеобщее свойство материи, ее способность воспроизводить в изменениях своих свойств, состояний, структуры особенности воздействующих объектов.
Отражение определяется следующими признаками:
оно предполагает взаимодействие объектов;
зависти от уровня организации и структуры взаимодействующих объектов;
зависит от условий, в которых происходит взаимодействие объектов;
отражение адекватно структуре отражаемого объекта;
отражение информативно, т.е. несет информацию об отражаемом объекте;
на биологическом уровне отражение приобретает свойство предвидения, прогнозирования.
Историческое развитие форм отражение неотделимо от общей эволюции материального мира. Чем выше уровень организации материальной системы, тем выше развита способность отражения. В неорганической природеотражение проявляетсяв механических изменениях(*след на земле, нагревание камня под воздействием солнечных лучей и проч.),физических(физические реакции),химических(химические реакции).
В результате перехода к биологической форме движения материи возникает новая форма отражения – биологическая. Элементарными формами биологического отражения являются раздражимость, т.е. активная реакция организма на внешние воздействия и условия окружающей среды (*реакция растений на смену дня и ночи, времена года), и чувствительность, т.е. способность отражать свойства предметов в виде ощущения. С появлением высокоорганизованных животных возникает психическое отражение (психика – система активной деятельности, которая формируется под влиянием внешнего мира). Благодаря психике животное может воспринимать более сложные отношения между предметами мира, у них формируется элементарное мышление (например, обезьяна может достать плод, пользуясь палкой, и т.д.). Именно психика высших животных явилась важнейшей предпосылкой формирования социальной формы отражения – сознания.
1Популяции – сообщества особей одного вида (*муравейник, стаи диких животных. )
2Биоценозы – системы, состоящие из нескольких популяций, образующие сложные взаимодействия, необходимые для их существования (*лес, озеро с их растительным и животным миром).
Существенными признаками материи являются структурность и системность. Они выражают упорядоченность существования материи и те конкретные формы, в которых она проявляется.
Представления о материи в современной науке строятся на системном подходе. В рамках системного подхода любой объект материального мира рассматривается как система.
Система – внутреннее (или внешнее) упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, определенная целостность, проявляющая себя как нечто единое по отношению к другим объектам или внешним условиям.
Весь мир, таким образом, предстает как иерархически организованная совокупность систем, где любой объект одновременно является самостоятельной сложной системой и элементом другой, более сложной системы. В этом и заключается системность материи.
Совокупность связей между элементами системы образует структуру системы. Поскольку любая система обязательно состоит из элементов, которые связаны друг с другом разнообразными связями, можно сделать вывод, что бесструктурных объектов не существует.
Системность материи неразрывно связана со структурностью, под которой понимают связи между огромным множеством систем окружающего нас мира, находящихся в отношении иерархической соподчиненности, а также упорядоченность строения каждой системы.
Основные структурные уровни материи:
-субмикроэлементарный (гипотетическая форма существования материи полевой природы);- ядерный;- атомный
- молекулярный; - макроскопический (вещества, тела) и т. д.; - космический
Синергетика – наука, изучающая механизмы самоорганизации и развития сложных открытых систем.
Самоорганизация материи возможна, когда есть граница, которая играет роль защитных оболочек материи и придает ей форму. Для образования формы необходима субстанция.
Факт существования антиэнтропийных процессов и, следовательно самоорганизации материи не подлежит сомнению. Однако эти процессы не согласуются с таким фундаментальным законом как закон возрастания энтропии.
В соответствии с этим принципом возможны несколько типов самоорганизации материи, но реализуется та структура, которая обеспечивает минимальный рост или убывание энтропии. Поскольку убывание энтропии происходит в результате обмена системой энергией ( или веществом) с внешней средой, то в процессе эволюции системы самоорганизуются те диссипативные структуры, которые максимально способны поглощать внешнюю энергию и вещество.
Понятие субстанции. Монизм, дуализм, плюрализм
Субстанция (лат.— сущность; то, что лежит в основе) — фил-я категория для обозначения объективной реальности в аспекте внутреннего единства всех форм ее проявления и саморазвития. Субстанция неизменна в отличие от перманентно меняющихся свойств и состояний: она есть то, что существует в самой себе и благодаря самой себе. Традиционно принято выделять 2 вида суб-й — Дух и Материя
Монизм (др.-греч. один) —фил-е учение, согласно которому кажущиеся различными виды бытия или субстанции в конечном счете сводятся к единому началу, общему закону устройства мироздания. В отличие от дуализма и плюрализма, предполагающих сущ-е двух и множества субстанций, монизм отличается большей внутренней последовательностью и монолитностью.
В фил-и существует 3 вида монизма:
* Идеализм, феноменализм, ментальный монизм утверждают, что единственной реальностью является идеальное, материальная действительность порождается активностью некоторых идеальных форм (человеческого сознания или Бога).
*Нейтральный монизм утверждает, что ментальное и материальное может быть сведено к некой третьей субстанции или энергии.
*Физикализм или материализм утверждает, что единственной реальностью является материальное; ментальное или духовное сводится к материальному.
Дуализм — философское учение, которое признаёт равноправие идеального и материального, но не признаёт их относительность.
В философии сознания дуализм — это дуализм души и тела, точка зрения, согласно которой сознание (дух — нематериальный ресурс) и материя (физическое тело — материальный ресурс) представляют собой две взаимодополняющие и равные по значению субстанции. Основоположниками являются Аристотель и Декарт. Это классический вид дуализма — субстанциальный или картезианский дуализм.
Плюрализм (от лат.— множественный) — философская позиция, согласно которой существует множество различных равноправных, независимых и несводимых друг к другу форм знания и методологий познания (эпистемологический плюрализм) либо форм бытия (онтологический плюрализм).
Термин XVIIIв. Христианом Вольфом, Примером плюрализма могут служить теории древних мыслителей, выдвигавших в качестве основы всего сущего такие разнообразные начала, как земля, вода, воздух, огонь и т. д. (четыре стихии Эмпедокла).
В конце XIX—XX веке плюрализм получил распространение и развитие как в андроцентрических фил-х концепциях (персонализм,экзистенциализм), так и в эпистемологии (прагматизм Уильяма Джеймса, теоретический плюрализм Пауля Фейерабенда).
Понимание сущности материи в философии и в естественных науках, конечно же, связано между собой. Известный немецкий философ и историк Фридрих Энгельс полагал, что с каждым следующим научным открытием должно пересматриваться понимание материи, поскольку оно, несомненно, влечет за собой перемены. Процесс познания материи и новые открытия в естественных науках раскрывают новые свойства материи, которая является базой для объективной оценки реального мира.
На сегодняшний день исследования и изучение свойств и структуры материального мира, предложенных еще в XX веке, продолжаются современными учеными.
Структура материального мира глазами философов
Большинство философов, изучающих структуру материального мира, склоняются к мнению, что материя со всеми ее разновидностями и свойствами является скорее предметом изучения естественных наук, а не философии. Именно поэтому каждый раз при изучении структурных свойств материального мира мыслители обращаются к принципам древней науки - натурфилософии.
В размышлениях о структуре и свойствах материи напрашивается вывод, что это область философии. Данная тема не может быть исследована учеными, а лишь мыслителями, так как философы рассматривают материю как целое, а не по отдельным ее частям. Имеется в виду, что целое - не совокупность отдельных частей, то же касается материи, которая не является суммой отдельных ее видов, изучаемых в естественных науках.
В понимании окружающего мира понятие о целом и составляющих его частях есть фундаментальной основой. Еще философы античности утверждали, что мир состоит из целого и частей, тем самым формируя систему бытия. Первоначальное понятие о структуре базировалось на математических принципах, достаточно развитых в те времена. Отсюда и возникло понимание целого как суммы отдельных его частей. Позже понятие целого как категории начали выражать как отношение между некой суммой объектов и отдельно взятыми объектами, составляющими эту сумму.
Основываясь на этом, возникла необходимость применения этих знаний в философии и естествознании при проведении анализа структуры материальных предметов и их упорядочение. На основании данных знаний можно было утверждать, что вся материя, от мельчайших частиц до огромных планет Солнечной системы, есть частью целого, сложной системы, но в то же время состоит из более мелких составляющих.
Но спустя некоторое время ученые столкнулись с трудностями в определении частей целого, в основном это касалось живых организмов. Эти сложные живые системы оказалось не так легко разделить на составляющие.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Ученые и на сегодняшний день продолжают исследование понятий части и целого. Конечно же, исследования на протяжении многих лет позволило сделать ряд выводов, но до конца изучить данный вопрос пока не удалось.
Системный подход в современной науке гласит о том, что все материальные объекты, от мельчайших частиц (атомов, молекул) до огромных объектов (планеты, галактики), являются сложными образованиями, состоящими из отдельных частей, но в то же время являющиеся целым.
Целостность объекта составляет систему. Данное понятие возникло во время научных исследований и используется по сей день для удобства. Системой является совокупность частей с учетом их взаимосвязей.
При изучении структуры материи ученые используют систему понятий. Элементарным минимальным компонентом системы считается элемент. Нужно понимать, что элемент считается неделимым лишь в рамках данной конкретной системы, в другой ситуации этот же элемент может сам являться сложной системой.
Также в данной сфере существуют похожие понятия, но их все же не следует отождествлять. К примеру, система и целое, элемент и часть. Понятие целого обозначает какое-то системное образование, а понятие системы скорее обозначает многообразие в едином целом. Именно поэтому понятие целого связано с понятием части, а понятие системы с элементом.
Структура системы характеризуется взаимосвязями между ее элементами. При этом порядок системы определяется устойчивостью связей ее элементов.
Связи между элементами системы могут быть вертикальными и горизонтальными.
Вертикальными называются связи субординации, что означает связь элементов способом соподчинения. Это выражается в сложном устройстве структуры системы, где одни элементы могут быть более значимыми по сравнению с другими или находиться в подчиненном положении. Вертикальной структуре характерны все уровни организаций, а также иерархия.
Горизонтальными называются координированные связи между однородными элементами. Они имеют коррелирующий характер. Это выражается в том, что одна частица не может измениться без изменения остальных, то есть при любом, даже самом элементарном изменении одной частицы, все остальные изменяются вместе с ней.
Целостность системы и ее исследования
Целостность системы есть основой для ее исследования.
Целостностью системы называется совокупность всех частей системы, образующих в сумме уникальное целое, обладающее определенными параметрами.
Свойствами системы является совокупность свойств ее элементов, но в то же время это что-то новое, свойственное лишь данной целостной системе.
Свойства каждого элемента по отдельности могут кардинально разниться со свойствами целостной системы. К примеру, молекула воды содержит один атом кислорода и два атома водорода. Если рассмотреть свойства этих элементов по отдельности, то мы определим, что водород горит, а кислород поддерживает процесс горения. Но в целостной системе - молекуле воды - эти свойства вовсе отсутствуют, она обладает вовсе другим свойством - она гасит огонь.
Ученые-современники при изучении природы опираются на единый закон, который гласит, что любой объект природы есть открытой системой с упорядоченными структурированными и иерархически организованными элементами. Открытость данной системы обозначает, что все объекты, начиная от мельчайших атомов и заканчивая крупными галактиками, начиная от одного человека и заканчивая человечеством в целом, представляют части системы более высокого уровня. Также стоит учитывать, что существование системы зависит от ее взаимодействия с окружающим миром.
Каждой системе присуща своя уникальная структура. Система является сложным объектом, состоящим из подсистем, которые образуются элементами.
Наука классифицирует системы на следующие категории:
- живая природа;
- неживая природа;
- социум.
Каждая система имеет свой порядок, что характеризуется уровнями системы и закономерностями ее свойств и связей.
Структура организации живой материи состоит из уровней. Элементарный уровень называется доклеточным. Он представлен нуклеиновыми кислотами, белками, клетками, что являют собой особый биологический уровень, представленный одноклеточными организмами и элементарными частицами живой материи. Следующий уровень состоит из многоклеточных организмов, то есть животных и растений. Далее рассматриваются наорганизменные структуры, представленные видами, популяциями и биоценозами. Завершающим уровнем живой материи является биосфера, являющая собой все живое.
Неживая природа состоит из следующих структурных уровней: физического вакуума, элементарных частиц, атомов, молекул, полей, макроскопических тел, планет и их систем, звезд и их систем, галактик и систем галактик - Метагалактик.
Социум состоит из таких уровней: человека или индивида, то есть члена общества, семьи - ячейки общества, социальных групп, этносов, наций, рас, отдельных обществ, государств, союзов государств, человеческого общества в целом.
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Уровни материи и их взаимодействие
В неживой природе наблюдаются следующие фундаментальные взаимодействия: сильные, электромагнитные, слабые и гравитационные.
Сильные взаимодействия характерны для связей в ядрах атомов. Оно характерно для взаимного притяжения составляющих частей атомных ядер. Благодаря данным взаимодействиям образуются атомные ядра, представляющие собой системы высокоэнергичной материи.
Электромагнитные взаимодействия характерны для химических и биологических взаимосвязей. Это взаимодействия электрически заряженных частиц, при которых образуются системы более высокого порядка. К примеру, во время синтеза атомных ядер и электронов образуются атомы, которые после образуют молекулы.
Также данное взаимодействие может ослабляться, при этом наблюдается распад структуры. Это явление наблюдается при трансформации нейтрона в протон или при взаимодействии электронов и антинейтрино.
Гравитационное взаимодействие имеет огромное и определяющее значение в галактических масштабах. Но не стоит при этом пренебрегать другими видами взаимодействий, все они в полной мере имеют значение для строения всей материи.
Сильные взаимодействия имеют особое значение, без их существования не смогут существовать ядра атомов, и соответственно ядерная энергия. А Солнце и другие звезды только благодаря ей создают тепловую и световую энергию.
p>Благодаря слабым взаимодействиям в Солнце и звездах происходят ядерные реакции. Вспышки сверхновых звезд в принципе не могут происходить без слабых реакций. Помимо этого, благодаря слабым взаимодействиям во Вселенной распространяются тяжелые элементы.
Посредством гравитационного взаимодействия возможна эволюция галактики, звезд и планет, Вселенной в целом. Лишь благодаря гравитации возможен союз и единство Вселенной, так же, как и ее эволюция.
Современная физика придерживается мнения, что для формирования всего разнообразия окружающего мира необходима совокупность всех фундаментальных взаимодействий, являющих собой суперсилу. И данная суперсила возможна при соединении всех вышеперечисленных взаимодействий при довольно высокой температуре.
Фундаментальные взаимодействия также наблюдаются в структурах живой материи, но здесь они не играют определяющую роль в уровне устройства системы. Главным элементом во взаимодействиях живой природы считается человек, как организм в окружающей среде. Стоит отметить, что живые организмы данной системы есть открытые системы, существующие за счет постоянного обмена веществами со средой окружения.
Данная совокупность организмов и их взаимодействий образуют некую целостную систему с общим генофондом. А целостность является неким регулирующим фактором, определяющим размножение популяции. Взаимодействуя между собой, популяции формируют биоценозы, а они - биосферу.
В 20-30 годах ХХ века В. И. Вернадский, на основании учения В. В. Докучаева про комплексное взаимодействие объектов в природе, разработал учение о биосфере.
Общество людей и их общественная жизнь также являются формой системного взаимодействия. Человек, как и человечество в целом, тесно связан с окружающей природой. Взаимодействия в социуме существуют всегда и везде.
Существование человека тесно связано с духовной жизнью. Без божественного понимания сложно представить строение ноосферы.
Ноосфера – это расширенная деятельность разума человека в области космического сознания. Это понятие ввел в свое время В. И. Вернадский.
Учение о появлении человека основано на антропном принципе, который был представлен космологией еще в начале сотворения Вселенной. Данная теория говорит о существовании некоторых универсальных системных связей, определяющих целостное существование и развитие Вселенной, мира, представленного в виде системного фрагмента многообразной материальной природы.
Суть данного принципа заключается в том, что характеристики Вселенной зависят от фундаментальных физических свойств. Даже если частично эти характеристики отличались бы от тех, каковыми они являются, наша Вселенная могла бы выглядеть качественно иначе.
Различают следующие группы параметров:
- константы физических взаимодействий;
- массы элементарных частиц;
- размерность пространства.
Суть заключается в том, что даже незначительные изменения хотя бы одного из этих параметров могут привести к трансформации материи, так как от этих параметров зависят взаимодействия на микроуровнях всей системы. То есть данные перемены могут привести к полному изменению мира, который не будет даже похож на нынешний. Таким образом, можно смело утверждать, что человек является межгалактическим, космическим, вселенским явлением.
Материя располагает дееспособность к самоорганизации - это непредсказуемый переход публичной неравновесной системы от меньшей ступени к более сложной и упорядоченной. Самоорганизация отличается от процесса организации тем, что сущность представленного хода разъясняется природой самой системы. Другими словами, организация, будто система - самоорганизующаяся, ежели она без вспомогательных воздействий находит пространственную или функциональную структуру. Самоорганизацию как явление, свойственное открытым системам, изучает наука-синергетика.
Синергетика - научное направление, которое исследует процессы взаимодействия, коллаборации, эволюции сложных и динамичных систем. Термин был введен Германом Хакеном в начале 1970 года. Конечно, некоторые сообщества упрекали, возражали этому направлению. Критики утверждали, что синергетика - пустое понятие, которое излишне математизировано и представляет собой один из видов физики, развивающейся экстенсивно. Через несколько лет все сомнения развеялись, и синергетика стала общепризнанным направлением.
Наименование теории Г.Хакен объяснял это так, что он искал такое слово, которое бы объединяло совместную деятельность, то есть общую энергию. Заметим, что синергетика-это особый язык, посредством которого можно описать жизнь сложных систем.
Очевидно, что системы, которые существуют в природе, безоговорочно не похожи на те, которые созданы человеком.
Системы, в естественной среде, характеризуются устойчивостью к внешним воздействиям, способностью развиваться и расти. А системы, которые созданы человеческим трудом, часто имеют свои особенности: резкое ухудшение функционирования и ошибки в управлении.
Можно сделать вывод, что необходимо заимствовать опыт построения организации, накопленный природой и использовать его в своей деятельности.
Задачи синергетики.
Задача первая: выяснение закономерностей построения организации и возникновение порядка. В отличие от кибернетики, большое внимание уделяется принципу построения и развития организации.
Наличие решения вопросов в различных областях от физики и химии до экономики и экологии, создание и поддержание организации, формирование упорядоченности - это либо цель деятельности, либо ее значимый шаг.
Вторая важная задача для синергии - найти ответ. Необходимость решения ряда задач науки и техники, анализа сложных процессов различной природы с использованием новых математических методов.
Дисциплина поиска математических моделей физики связана с линейными уравнениями. По порядку это уравнения, в которых неизвестные включены только в первой степени. Но на самом деле они описывают процессы, протекающие одинаково при различных внешних воздействиях. При увеличении интенсивности воздействия изменения остаются количественными и новые качества не возникают.
Тем не менее, ученым и по сей день часто приходится иметь дело с явлениями, когда более интенсивные внешние воздействия приводят к качественно новому поведению системы. Здесь нам нужны нелинейные математические модели, а их анализ. Это дело намного сложнее, но оно необходимо, чтобы решить множество проблем.
Это приводит к появлению широкого фронта изучения нелинейных явлений, к попыткам сформировать унифицированные комбинации, которые будут применимы к большинству систем. Именно такие подходы используются в синергетике.
Ключевые положения синергетики
В отличие от других наук, которые, возникали на основе двух ранее существовавших наук и характеризовались проникновением метода одной науки в другую, синергетика опирается на внутренние точки. Например, физики, микробиологи, химики, математики видят свои собственные задачи, и каждый из них применяет свой собственный метод науки, обогащая общий запас мыслей и методов этой науки.
Эту особенность синергетики подробно описал Хакен, будто данная конференция, как и все предыдущие, показала, что существуют удивительные аналоги между поведением абсолютно разных систем. С этой точки зрения данная конференция служит примером существования новой области науки - синергетики. Конечно, синергетика не существует сама по себе, но она связана с другими науками по крайней мере, двумя путями. Во-первых, изучаемые синергетикой системы относятся к компетенции разных наук. Во-вторых, многие другие науки воплощают свои идеи в синергетику. Можно сделать вывод: синергетика как наука делает первые шаги и существует сразу в нескольких версиях, которые отличаются названиями и степенью общности.
Когда Г. Хакена попросили назвать ключевые положения синергетики, он перечислил их в следующем порядке:
1. Изучаемые системы строятся из нескольких идентичных или неидентичных частей, которые друг с другом взаимодействуют.
2. Эти системы нелинейные.
3. Увидев физические, химические и биологические системы, мы говорим об публичных системах, которые не близки от теплового равновесия.
4. Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниями.
5. Системы могут быть нестабильными.
6. Совершаются качественные изменения.
7. В этих системах создаются новые качества.
8. Возникают пространственно-временные структуры.
9. Структуры могут быть либо упорядоченными, либо хаотичными.
В этих десяти позициях Хакену действительно удалось в очень лаконичной форме выразить основное содержание синергетики. Рассмотрим это содержание для полноты картины.
Содержание синергетики
Хакен в первую очередь подчеркивает, что части систем взаимодействуют друг с другом для того, чтобы появились новые системы. Обычно они думают так: сложное возникает из простого, но это так. Логика Хакена идет немного в другую сторону. Фундаментальный системный фактор - это не хаос, а динамика.
Важнейшее понятие синергетики - нелинейность. Синергетика фокусируется на изучении нелинейных математических соотношений, требуемые значения в степенях не равны 1. Линейность делает движение бесспорным и абсолютным. Нелинейность отражает разнообразие и нестабильность, бифуркации.
Точка бифуркации - это состояние максимального хаоса в неравновесном процессе. Из-за хаоса дальнейшее развитие процесса имеет много возможных путей от зоны ветвления. Её можно сравнить с положением шара на выпуклой поверхности, например, сферической, которая достаточно нестабильна.
Любой удар может вывести шарик из неустойчивого состояния, после этого он начнет катиться вниз, но по какой именно траектории он пойдет от точки бифуркации, предположить точно невозможно. Это так называемый случайный процесс.
Имея дело с открытыми нелинейными системами, синергетика утверждает, что мир возникает в результате спонтанных и самоорганизующихся механизмов. В их основе лежит равномерная симметрия форм живой и неживой природы.
Синергетика имеет дело с публичными системами, которые совсем далеки от равновесия. Открытость системы показывает наличие в ней источников и стоков, например, информация.
Чтобы сформировать систему, необходим соответствующий динамический источник. К примеру, без снабжения энергией организмы вымирают; любая социальная система, которая обесточена с точки зрения информации, безжизненна. Когда наступает равновесие, самоорганизация прекращается.
Самостоятельные системы подвержены колебаниям, потому что во время колебаний система движется к стабильной конструкции. Нелинейные уравнения обычно описывают колебательные процессы. Эта теория колебаний важна в радиотехнике и в системных процессах.
Если параметры системы достигают критических значений, то система переходит в состояние нестабильности. Благодаря этим изменениям и возникают новые качества. Новое возникает быстро, однако развитие идет через неустойчивость и часто посредством малых возбуждений.
Одним из больших открытий было открытие Лоренцем сложного поведения по отношению к простой динамической системе. При конкретных значениях параметров траектория системы вела себя настолько сложно, что внешний наблюдатель мог принять ее характеристики как случайные.
Синергетика, как показал И. Пригожин во многих своих работах, позволяет нам понять два самых главных фактора существования нашего окружения. Это время и необратимость. Во-первых, необратимость играет важную роль, а во-вторых, необходимо заново открыть для себя понятие времени. Можно посмотреть на суть проблемы.
В свое время теория Чарльза Дарвина послужила хорошим толчком для раскрытия исследований в области развития природных систем. Эволюционная концепция заставила даже физиков посмотреть на свой предмет с другой стороны, да и в принципе природу в целом. Дело в том, что биологи и физики придерживались совершенно противоположных взглядов на эволюцию природы.
В биологии время необратимо, его стрела идет от рождения человека к его смерти, но нет связи между необратимостью и временем, как в термодинамических системах. Живые существа более упорядочены, чем неживые.
В термодинамике при выравнивании температур энтропия в замкнутой системе всегда возрастает. По мнению Л. Больцмана, термодинамическое время необратимо и это стрела времени.
Однако в классической механике время считается обратимым. Прямое и обратное течение времени эквивалентны. Всегда считалось, что для описания движения достаточно задать начальные условия. А это, прежде всего координаты и скорость. Тогда по законам механики можно будет определить положение движущегося тела в любой момент будущего и прошедшего времени. Иными словами, фактор времени здесь не сыграл большой роли.
Несмотря на это, возникает непонятная ситуация: в одной физической теории, а именно в механике, время считается обратимым, а в другой, в термодинамике, время, наоборот, признается необратимым. Такая непоследовательность вызывает подозрение у ученых, они стремятся преодолеть эти противоречия.
Пригожин приходит к выводу, что время всегда необратимо, а сама необратимость связана только с самоорганизацией систем и составляет основу эволюции. Открытие времени вынуждает человечество с новым взглядом проанализировать свое будущее.
Аналогично этому, кибернетике Винера предшествовала нейрокибернетика Ампера, которая обладала непрямым подходом к "Науке управления в кибернетических системах", синергетика Хакена обладала собственными "предшественниками" согласно имени: синергетика Ч. Шеррингтона, Со. Улана и Забуского.
Английский физик Ч.Шеррингтон разработал концепцию нервной системы. Он называл синергетическим согласованное воздействие нервной системы при управлении мышечными движениями.
В случае если учесть нелегкость систем, изучаемых синергетикой Хакена, то становится ясно, что синергетический подход И.Забуского займет заслуженное место среди прочих средств и методов.
Синергетические понятия дают возможность оценить характер эволюции и развития человека. Таким образом, мы приходим к большому выводу:
Во-первых, неудивительно, что давно взорвался протовакуум, потому что находился в неравновесном состоянии и скатился в состояние аттрактора, которое сопровождалось расширением и охлаждением Вселенной.
Во-вторых, всем известно, что живые организмы способны сохранять свою устойчивость. Именно этот процесс происходит благодаря обратным отрицательным связям.
В-четвертых, с синергетических позиций эволюция мира привела к становлению человека как биологического вида. Это представляется вполне закономерной характеристикой.
В-пятых, возникновение политических, экономических и религиозных составляющих также укладывается в картину синергетических представлений.
Мировоззренческая сила синергетического подхода такова, что он используется в качестве междисциплинарного средства для описания всех сложных систем.
Синергетика позволяет с новых позиций понять время и необратимость. Стратегия человечества должна предполагать его коэволюцию с природой. Синергетика очерчивает возможности людей согласно по познанию нелинейных открытых систем и выработке новой стратегии поведения.
Синергетика дает представление о возможностях и ограничениях нашего познания. «Мы не должны отступать, ибо пережим, как и отказ от воздействия, могут толкнуть систему из одного хаотического состояния в другое. Мы должны быть смелыми – в соответствии с условиями нелинейности и сложности эволюции.
Список литературы
1. [Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622с]
2. [Карпенко С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Академический проспект; Фонд "Мир"]
4. [Северцов А.С. Теория эволюции.(м.:ВЛАДОС,2005)]
5. [Аршинов В.И.. Синергетика как феномен постнеоклассической науки, М. ИФРАН, 1999 ]
Читайте также: