Роль синергетики в современной науке и философии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Удачное слово "синергетика", родившееся с легкой руки Германа Хакена, в 70-х годах быстро завоевало популярность. Сначала в него вкладывали простой и ясный смысл. Синергетика – это теория самоорганизации в системах различной природы. Она имеет дело с явлениями и процессами, в результате которых у системы – у целого – могут появиться свойства, которыми не обладает ни одна из частей. [1]

Синергетика предлагает новую, более простую, но более точную модель мира. Например, с одной стороны задачи и подходы "синергетической экономики" или "рефлексивной теории управления" кажутся странными и парадоксальными, с точки зрения традиционных подходов, но с другой стороны именно эти синергетические подходы гораздо ближе к описанию многих явлений в новой реальности – глобальных финансовых кризисов, роста "новой экономики" (knowledge- based economy, как ее называют наши англоязычные коллеги). [1]

Основоположником науки синергетики считают Германа Хакена.

Весомый вклад в развитие науки внесли Илья Пригожин, Ричард Фуллер.

Изучением синергетики в России занимаются такие ученые, как: Н.Н. Моисеев, В.И. Арнольд, А.А. Самарский, С.П. Курдюмов, М.В. Волькенштейн, Д.С. Чернавский и др. [2]

Среди украинских работ можно выделить труд "Самоорганізація і культура" украинского ученого А. Свидзинского. [3]

Синергия (от греч. συνεργία: syn - вместе и ergos - действующий, действие) — это взаимодействие двух или более факторов, характеризующееся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы. [4]
Синергетика — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). [4]

Системы, существующие в природе, поразительно отличаются от тех, что созданы человеком. Для первых характерны устойчивость относительно внешних воздействий, самообновляемость, возможность к самоусложнению, росту, развитию, согласованность всех составных частей. Для вторых – резкое ухудшение функционирования даже при сравнительно небольшом изменении внешних воздействий или ошибках в управлении. Сам собой напрашивается вывод: нужно позаимствовать опыт построения организации, накопленный природой, и использовать его в нашей деятельности. Отсюда вытекает одна из задач синергетики – выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. В отличие от кибернетики здесь акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, а на принципах построения организации, ее возникновении, развитии и самоусложнении.[7]

Появление науки синергетики во многом обусловлено появлением ЭВМ и проведение "вычислительного эксперимента". Ньютон, Лаплас, классики эпохи Просвещения верили, что существуют некоторые фундаментальные, универсальные познаваемые законы, и сколько бы сложными не были уравнения, следующие из этих законов, решив их можно сколь угодно далеко заглянуть как в прошлое, так и в будущее. Однако оказалось, что ни быстродействие вычислительных машин, ни рост объема расчетов не являются панацеей в рамках законов классической механики - нужны новые понятия, подходы, обобщения, которые отражают важнейшие общие черты исследуемых явлений и помогают построить их адекватные математические модели.

Можно привести такой пример. Зададим общий вопрос – почему нам что-то удается описывать и предсказывать? В самом деле, человек "с технической точки зрения" сильно проигрывает ЭВМ. Скорость срабатывания нервных клеток – нейронов – у него в миллион раз меньше, чем у триггеров в персональном компьютере. Информация передается в нервной системе тоже в миллион раз медленнее, чем в вычислительной машине, поскольку связана и с электрическими, и с химическими процессами. Да и "выходные параметры" у человека достаточно скромные. По данным психологов, он может следить не более, чем за семью непрерывно меняющимися во времени величинами, эффективно работать не более, чем с 5-7 людьми. Вместе с тем многие задачи человек решает гораздо лучше компьютеров. [8]

Взгляды, вырабатываемые современной наукой при решении многих задач, иногда оказываются созвучными размышлениям ученых и философов, живших много веков назад, в частности близкими к мыслям и воззрениям, характерным для философских течений Древнего Востока. Зачастую совпадает не только общий подход, но и конкретные детали. Возникает вопрос: почему синергетика, опирающаяся на достижения современной науки, на диалектико-материалистическое мировоззрение, приходит к выводам, сделанным тысячелетия назад?

Первая причина – общность предмета анализа. Изучаются сложные самоорганизующиеся системы, причем акцент делается на внутренние свойства как на источник саморазвития.

Вторая причина – новое отношение к проблеме целого и части. Для философских школ Древней Греции характерно предположение, что часть всегда проще целого, что, изучив каждую из частей, можно понять свойства целого. И естествознание – вплоть до последних десятилетий – этот подход вполне устраивал. Однако сначала общественные науки, а потом и точные пришли к выводу о необходимости целостного, системного анализа многих объектов.

Синергетика, как правило, имеет дело с процессами, где целое обладает свойствами, которых нет ни у одной из частей. Целое в таких системах отражает свойства частей, но и части отражают свойства целого. Здесь нельзя утверждать, что целое сложнее части, оно совсем другое.

Третье. Имея дело со сложными, жизненно важными для нас объектами (например, экологическими системами), приходится действовать предельно осторожно. Успех здесь возможен только в том случае, если мы знаем внутренние свойства системы. Отсюда стратегия – действие, сообразуемое с законами природы, разумная соразмерность с естественным ритмом, с постоянно меняющимися условиями.[7]

Синергетика отличается от точных наук в двух отношениях. Во- первых, в ней нет простых и ясных рецептов, что и как надо cчитать. Она, скорее, помогает задавать вопросы, искать системы, которые могут обладать необычными свойствами, выделять общие черты в конкретной задаче. Разумеется, в ней есть и концепции, и понятия, и модели, и аппарат. Но применимы ли они к той проблеме, с которой пришел в синергетику исследователь или которую он собирается поставить, обычно совершенно не ясно. В точных науках дело обстоит не так – если есть задача в задачнике, то точно все должно быть применимо. И дело только в изобретательности и настойчивости применяющего. Во-вторых, междисциплинарность подразумевает два этапа. На первом специалист из какой-то области обращается к идеям и представлениям синергетики. Применяет их к своей проблеме. Это удается очень многим. На втором этапе он возвращается с полученным результатом в свою область и убеждается сам в нетривиальности последнего и демонстрирует ее коллегам. Со вторым этапом справляется гораздо меньшее количество ученых.

Вероятно, поэтому отечественной научной культуре обобщающие идеи синергетики оказались очень близки. Для многих классиков русской и советской науки было характерно стремление увидеть общее в различных дисциплинах и на этой основе получить оригинальные результаты в каждой их них. При этом организация дальнейших исследований, усилия по изменению отношения общества к научным результатам, выращивание учеников, непосредственное участие в государственных делах ценились научным сообществом весьма высоко. [8]

Энтузиасты синергетики не видят ни пределов, ни ограничений. Но пределы есть. Во-первых, принципиальные, объективные, независимые от человека. В теории динамического хаоса – важной области нелинейной науки – было убедительно показано, что даже для довольно простых детерминированных систем существует горизонт прогноза. Но главным барьером, вставшим на пути многих вдохновляющих проектов, связанных с компьютерным моделированием, стало чисто человеческое ограничение. Это ограничение условно можно назвать "барьером понимания". Оказалось, что наши возможности вычислять, моделировать, управлять, имитировать то, что мы не понимаем, весьма ограничены. Многие надежды, которые сегодня возлагаются на синергетику, связаны прежде всего с теми задачами, которые лежат вблизи "барьера понимания", с новым взглядом на них. [8]

К настоящему времени, следует признать, синергетика уже утвердила себя в качестве особой научной дисциплины с самодостаточными областью исследований и методологией. Выявив черты общей закономерности в сложных системах из самых разных сфер бытия, она стоит теперь перед необходимостью глубокого мировоззренческого осмысления и упорядочения накопленного разнообразного знания. [9]

Поскольку синергетический подход используется во многих точных науках, это обязывает науку синергетику иметь математический аппарат для описания специфических понятий и взаимодействия внутри системы.

В синергетике широко используют уравнения в частных производных. Эти уравнения – инструмент исследования процессов, в которых изучаемые величины изменяются не только во времени, но и в пространстве. Разрабатываться он начал два века назад в связи с задачами гидродинамики и механики сплошных сред. Наиболее простыми и детально изученными являются линейные уравнения в частных производных. [7]

неравновесной термодинамике;
нелинейной динамике;
теории хаоса;
кибернетике;
эволюционной химии.

Классическая термодинамика рассматривала равновесные процессы в системах, где, как правило, нет обмена массой, энергией и т.д. с окружающей средой (системы, в которых этот обмен возможен, называют открытыми). В таких системах, как известно из статистической физики, свойства большой совокупности (ансамбля) частиц могут быть предсказаны, если известны свойства отдельной частицы. Это и позволяет рассматривать не микроскопические величины (координаты и скорости отдельных частиц), а макроскопические (концентрации, плотности, температуры).

Большие успехи термодинамики, ее глубокая связь со статистической физикой, исследованная в конце XIX в., привели к мысли, что эти методы можно применить и для изучения более широкого класса систем.

Однако позже выяснилось, что некоторые процессы в эту схему не укладываются. Ученые брюссельской научной школы под руководством бельгийского ученого И. Пригожина для их объяснения предложили содержательные нелинейные модели, в которых используются величины, характерные для термодинамики (концентрации, температуры и т.д.). Работы И. Пригожина по теории необратимых процессов в открытых неравновесных системах были удостоены Нобелевской премии по химии 1977 г.

Модель брюсселятора является одной из самых известных математических моделей синергетики. (Название связано с тем, что она была предложена в брюссельской научной школе.) Эта модель описывает распределение по пространству и изменение со временем реагентов сравнительно узкого класса химических реакций, однако при ее исследовании были выяснены свойства диссипативных структур во многих нелинейных системах. [7]

В различных областях науки формирование упорядоченности является либо целью деятельности, либо ее важным этапом. Приведем два примера. Первый – задачи, связанные с управляемым термоядерным синтезом. В большинстве проектов самый важный момент – создание необходимой пространственной или пространственно-временной упорядоченности.

Другой пример – формирование научных коллективов, где активная творческая работа большинства сотрудников должна сочетаться с возможностью совместно решать крупные задачи. Такой коллектив должен быть устойчив и быстро реагировать на все новое. Какова оптимальная организация, позволяющая добиваться этого?

Во многих философских трудах анализируется и подчеркивается совпадение выводов, которые делают культурология и синергетика. Это неудивительно, потому что общество является эволюционирующей системой, культура является квинтэссенцией общества, а поэтому законы синергетики применимы к анализу общественного развития. Но возникает вопрос, а надо ли прибегать к синергетике на столь ранней стадии ее развития, когда она еще не может построить всеобъемлющих математических моделей общественного развития, не ограничиться ли пока одной культурологией? Синергетика вскрыла основные закономерности эволюции общества, показала, что естественным путем общественного развития является эволюция. Этот вывод не результат политических пристрастий, а итог объективного научного анализа открытых нелинейных систем. Социальные революции синергетиками справедливо истолковываются как бифуркации, являющиеся составными звеньями эволюции, однако следует понять, почему некоторые бифуркации выделяются столь сильно, что их принято называть революциями. По-видимому, дело в том, что на общественное развитие и состояние психики людей оказывает особо сильное влияние обмен информацией с внешней средой. Обмен с внешней средой массой и энергией имеет большое значение для физиологического состояния человеческого организма. В естественных науках, наоборот, изучены процессы, где решающее значение имеют обмены массой и энергией, поэтому влияние обмена информацией изучено недостаточно полно для понимания всех особенностей функционирования социальных систем. В частности, по этой причине перенос закономерностей синергетики с материального мира на социум требует большой осмотрительности. [10]

Многие фундаментальные научные проблемы и высокие технологии связаны с явлениями, лежащими на границах разных уровней организации. Можно сказать, что во многих областях науки уже "прошли" то, что происходит на одном уровне, но не научились исследовать и описывать происходящее между ними. Классический пример — локализация Андерсена. Если электрон распространяется в периодическом по пространству потенциале имея достаточно большую энергию, то он ведет себя как волна. Роль частоты играет квазиэнергия, роль волнового числа — квазиимпульс. Однако, если потенциал меняется хаотическим образом, то электрон оказывается пространственно локализован. Хаотичность на одном уровне ведет к упорядоченности на другом. Недавний пример — экспериментальное открытие высокотемпературной сверхпроводимости при анализе материалов, для которых не существовало удовлетворительных теоретических представлений.

Этот сюжет является одним из главных в синергетике. Вспомним обычный ход "нелинейной мысли". Диффузия выступает как хаос на микроуровне. Однако в системах реакция-диффузия этот процесс является принципиальным в формировании упорядоченности. [11]

Любимый образ нелинейной динамики — фрактальные структуры, у которых с изменением масштаба описание строится по одному и тому же правилу, возможно с небольшими вариациями. Однако реальность устроена иначе. В физике при переходе с уровня на уровень (от атомных процессов к ядерным, от ядерных к элементарным частицам) меняются закономерности, модели, способы описания. То же самое мы видим и в биологии (уровень популяции, организма, ткани, клетки и т.д.). Открытым остается принципиальный вопрос, в какой мере нелинейной науке удастся помочь в описании этой структурной неоднородности и разных "межуровневых" явлений, для которых большинство научных дисциплин не имеет надежных рецептов. От ответа на него зависит будущее синергетики. [11]

Доказав неспособность законов классической термодинамики и линейной термодинамики описать все происходящие процессы, была выдвинута концепция нелинейной термодинамики, призванная пояснить явления, лежащие за гранью существующих законов. Эта теория нашла применение не только в термодинамике, но и в других областях науки, и выделилась в отдельную науку – науку о самоорганизации сложной системы.

Как и кибернетика, синергетика основывается на наблюдениях естественных природных систем, отличие же состоит в задачах: если кибернетика изучает процессы обмена и управления информацией, то синергетика уделяет основное внимание законам организации и развития таких систем.

Синергетика уже сейчас признана как самостоятельная научная дисциплина, обладающая отдельной областью исследований и методологией. Обобщение – мощный инструмент синергетики: она помогла выделить общие черты сложных систем из самых разнообразных областей науки: от термодинамики и кибернетики до социологии и культурологии. Именно поэтому синергетика является междисциплинарной парадигмой познания.

Несмотря на то, что уже проделана довольно большая исследовательская работа в этом направлении, структура сложных систем изучена недостаточно глубоко, развитие науки синергетики будет зависеть от возможности ответа на этот вопрос.

Сказанное можно дополнить тем, что сегодня позитивным фактором оказывается, как раз, неопределенность относимого к синергетике содержания. Если следовать тому, что говорят о синергетике Г. Хакен и другие признанные ее идеологи, то обращаясь к более широкой сфере явлений — к феномену самоорганизации и к вообще процессам в среде и направлении от хаоса к порядку, — мы находим синергетику как достаточно ограниченную подобласть, из которой, как ни парадоксально следует исключать такие высшие проявления самоорганизации как эволюцию и развитие.

Понятия, относящиеся к уровню распивающихся гносеологических категорий, к числу которых принадлежит и синергетика, эволюционируют, поскольку в ходе познавательного процесса происходит трансформация относимого к ним содержания. Кроме того, для синергетики как дисциплины, претерпевающей становление, имеет выраженное значение то, что свойственно вообще научному познанию. Велико значение фактора мировоззренческих допущений в научно–исследовательской деятельности ученого. Даже в одной области исследований, личностное видение проблемы и аксиологические ориентации исследователя определяют во многом его индивидуальную установку на предмет и способы исследования. Несовпадение мнений и оценок является поэтому совершенно естественным.

3.Нет необходимости доказывать полезность синергетического подхода или настаивать на непременном использовании названия "синергетика" всеми, чьи достижения, текущие результаты или методы сторонники синергетики склонны считать синергетическими. Явления самоорганизации, излучение сложности, богатство режимов, порождаемых необязательно сложными системами, оставляют простор для всех желающих. Каждый может найти свою рабочую площадку и спокойно трудиться в меру желания, сил и возможностей. Однако нельзя не отметить, что перенос синергетических методов из области точного естествознания в области, традиционно считавшиеся безраздельными владениями далеких от математики гуманитариев, вскрыли один из наиболее плодотворных аспектов синергетики и существенно углубили наше понимание ее.

Синергетика с ее статусом метанауки изначально была призвана сыграть роль коммуникатора, позволяющего оценить степень общности результатов, моделей и методов отдельных наук, их полезность для других наук и перевести диалект конкретной науки на высокую латынь междисциплинарного общения. Положение междисциплинарного направления обусловило еще одну важную особенность синергетики – ее открытость, готовность к диалогу на правах непосредственного участника или непритязательного посредника, видящего свою задачу во всемирном обеспечении взаимопонимания между участниками диалога. Диалогичность синергетики находит свое отражение и в характере вопрошания природы: процесс исследования закономерностей окружающего мира в синергетике превратился (или находится в стадии превращения) из добывания безликой объективной информации в живой диалог исследователя с природой, при котором роль наблюдателя становится ощутимой, осязаемой и зримой.

В последние годы наблюдается стремительный и бурный рост интереса к междисциплинарному направлению, получившему название "синергетика". Издаются солидные монографии, учебники, выходят сотни статей, проводятся национальные и международные конференции. Серия "Синергетика", выпускаемая известным издательством "Шпрингер", насчитывает без малого семь десятков выпусков и продолжает расширятся тематически. Экспансия синергетики, трактуемой весьма произвольно и расширительно, охватывает не только различные области науки, но и проникает в сферы человеческой деятельности, носящие сугубо прикладной, чтобы не сказать земной, характер. Как следствие этого процесса растет число словосочетаний, использующих ставший модным термин в самых неожиданных и парадоксальных контекстах: синергетическая парадигма, синергетический подход к проблемам национальной безопасности, синергетические начала образования и т.д.

Столь широкая популярность, "подхваченность", одного из направлений современного точного естествознания радует, но вместе с тем не может не настораживать, ибо употребление термина всуе, без должного понимания специфики направления, подчас в полном отрыве от первоначального значения термина "синергетика", а то и просто как дань модному увлечению, короче, чрезмерно экстенсивный рост синергетического направления таит в себе опасность скорой дискредитации и (как следствие) быстрого, хотя и незаслуженного, забвения.

Именно поэтому представляется важным вернуться к истокам синергетики и выяснить, какой смысл первоначально вкладывал (и продолжает вкладывать) создатель синергетического направления и изобретатель термина "синергетика" профессор Штугггартского университета и директор Института теоретической физики и синергетики Герман Хакен.

По Хакену, синергетика занимается изучением систем, состоящих из большого (очень большого, "огромного") числа частей, компонент или подсистем, одним словом, деталей, сложным образом взаимодействующих между собой. Слово "синергетика" и означает "совместное действие", подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого. Подобно тому, как предложенный Норбертом Винером термин "кибернетика" имел предшественников в кибернетики Ампера, синергетика Хакена также имеет предшественников, например, в синергетике физиолога Шерринггона, означавшей согласованное действие сгибательных и разгибательных мышц (протагонист и антигонист) при работе конечностей, или синергии – слиянии человека и Бога в молитве. Подчеркнем, что во всех случаях речь идет о согласованном действии.

Разумеется, строгое определение синергетики потребовало бы уточнения того, что следовало бы считать большим числом частей и какие взаимодействия подпадают под категорию сложных. Однако сейчас строгое определение, даже если бы оно было возможным, оказалось бы явно преждевременным. Поэтому далее (как и в работах самого Хакена и его последователей) речь пойдет лишь об описании того, что включает в себя понятие "синергетика", и о ее отличительных особенностях. Строгое определение молодого направления было бы чрезмерно ограничительным, или, если воспользоваться сравнением Л.И.Мандельштама, напоминало бы колючую проволоку, в которую укутали младенца.

Системы, составляющие предмет изучения синергетики, могут быть самой различной природы и содержательно и специально изучаться различными науками, например, физикой, химией, биологией, математикой, нейрофизиологией, экономикой, социологией, лингвистикой (перечень наук легко можно было бы продолжить). Каждая из наук изучает "свои" системы своими, только ей присущими, методами и формулирует результаты на "своем" языке. При существующей далеко зашедшей дифференциации науки это приводит к тому, что достижения одной науки зачастую становятся недоступными вниманию и тем более пониманию представителей других наук.

В отличие от традиционных областей науки синергетику интересуют общие закономерности эволюции (развития во времени) систем любой природы. Отрешаясь от специфической природы систем, синергетика обретает способность описывать их эволюцию на интернациональном языке, устанавливая своего рода изоморфизм двух явлений, изучаемых специфическими средствами двух различных наук, но имеющих общую модель, или, точнее, приводимых к общей модели. Обнаружение единства модели позволяет синергетике делать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсем другой, быть может, весьма далекой от нее области науки и переносить результаты одной науки на, казалось бы, чужеродную почву.

Следует особо подчеркнуть, что синергетика отнюдь не является одной из пограничных наук типа физической химии или математической биологии, возникающих на стыке двух наук (наука, в чью предметную область происходит вторжение, в названии пограничной науки представлена существительным; наука, чьими средствами производится "вторжение", представлена прилагательным; например, математическая биология занимается изучением традиционных объектов биологии математическими методами). По замыслу своего создателя проф. Хакена, синергетика призвана играть роль своего рода метанауки, подмечающей и изучаюшей общий характер тех закономерностей и зависимостей, которые частные науки считали "своими". Поэтому синергетика возникает не на стыке наук в более или менее широкой или узкой пограничной области, а извлекает представляющие для нее интерес системы из самой сердцевины предметной области частных наук и исследует эти системы, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами, носящими общий ("интернациональный") характер по отношению к частным наукам.

Как и всякое научное направление, родившееся во второй половине ХХ века, синергетика возникла не на пустом месте. Ее можно рассматривать как преемницу и продолжательницу многих разделов точного естествознания, в первую очередь (но не только) теории колебаний и качественной теории дифференциальных уравнений. Именно теория колебаний с ее "интернациональным языком", а впоследствии и "нелинейным мышлением" (Л.И.Мандельштам) стала для синергетики прототипом науки, занимающейся построением моделей систем различной природы, обслуживающих различные области науки, а качественная теория дифференциальных уравнений, начало которой было положено в трудах Анри Пуанкаре, и выросшая из нее современная общая теория динамических систем вооружила синергетику значительной частью математического аппарата.

Нужно сказать, что изучением систем, состоящих из большого числа частей, взаимодействующих между собой тем или иным способом, занимались и продолжают заниматься многие науки. Одни из них предпочитают подразделять систему на части, чтобы затем, изучая разъятые детали, пытаться строить более или менее правдоподобные гипотезы о структуре или функционировании системы как целого. Другие изучают систему как единое целое, предавая забвению тонко настроенное взаимодействие частей. И тот, и другой подходы обладают своими преимуществами и недостатками.

Синергетика наводит мост через брешь, разделяющую первый, редукционистский, подход от второго, холистического. К тому же в синергетике, своего рода соединительном звене между этими двумя экстремистскими подходами, рассмотрение происходит на промежуточном, мезоскопическом уровне, и макроскопические проявления процессов, происходящих на микроскопическом уровне, возникают "сами собой", вследствие самоорганизации, без руководящей и направляющей "руки", действующей извне системы.

Это обстоятельство имеет настолько существенное значение, что синергетику можно было бы определить как науку о самоорганизации.

Редукционистский подход с его основным акцентом на деталях сопряжен с необходимостью обработки, зачастую непосильным для наблюдателя, даже вооруженного сверхсовременной вычислительной техникой, объема информации о подсистемах, их структуре, функционирования и взаимодействии. Сжатие информации до разумных пределов осуществляется различными способами. Один из них используется в статистической физике и заключается в отказе от излишней детализации описания и в переходе от индивидуальных характеристик отдельных частей к усредненным тем или иным способом характеристикам системы. Импульс, получаемый стенкой сосуда при ударе о нее отдельной частицы газа, заменяется усредненным эффектом от ударов большого числа частиц – давлением. Вместо отдельных составляющих системы статистическая физика рассматривает
множества (ансамбли) составляющих, вместо действия, производимого индивидуальной подсистемой, – коллективные эффекты, производимые ансамблем подсистем.

Синергетика подходит к решению проблемы сжатия информации с другой стороны. Вместо большого числа факторов, от которых зависит состояние системы (так называемых компонент вектора состояния) синергетика рассматривает немногочисленные параметры порядка, от которых зависят компоненты вектора состояния системы и которые, в свою очередь, влияют на параметры порядка.

В переходе от компонент вектора состояния к немногочисленным параметрам порядка заключен смысл одного из основополагающих принципов синергетики – так называемого принципа подчинения (компонент вектора состояния параметрам порядка). Обратная зависимость параметров порядка от компонент вектора состояния приводит к возникновению того, что принято называть круговой причинностью.

Появление нового междисциплинарного направления встретило, как принято теперь говорить, неоднозначный прием со стороны научного сообщества. Дебаты между приверженцами синергетики и ее противниками по накалу страстей напоминали печально знаменитую сессию ВАСХНИЛ или собрания, на которых разоблачали и осуждали буржуазную лженауку кибернетику. Хакена обвиняли в честолюбивых замыслах, в умышленном введении легковерных в заблуждение. Утверждалось, будто кроме названия (у которого, как было сказано выше, таюке имелись предшественники), синергетика напрочь лишена элементов Новизны. (Даже если бы новацией было только название, появление синергетики было бы оправдано. Предложенном Хакеном название нового междисциплинарного направления, лапидарное и выразительное, привлекало к новому направлению гораздо больше внимания, чем любое "правильное", но "скучное" и понятное лишь узкому кругу специалистов, название. В этой связи нельзя не вспомнить аналогичные обвинения в адрес еще одной теории, внесшей свою лепту в развитие синергетического направления, – теории катастроф французского математика Рене Тома. Предложенное им название, сочтенное пуристами чрезмерно зазывным и рекламным, оказалось, особенно для нематематиков, намного более привлекательным, чем существовавший до Тома вариант – теория особенностей дифференцируемых отображений).

Нет необходимости доказывать полезность синергетического подхода или настаивать на непременном использовании названия "синергетика" всеми, чьи достижения, текущие результаты или методы сторонники синергетики склонны считать синергетическими. Явления самоорганизации, излучение сложности, богатство режимов, порождаемых необязательно сложными системами, оставляют простор для всех желающих. Каждый может найти свою рабочую площадку и спокойно трудиться в меру желания, сил и возможностей. Однако нельзя не отметить, что перенос синергетических методов из области точного естествознания в области, традиционно считавшиеся безраздельными владениями далеких от математики гуманитариев, вскрыли один из наиболее плодотворных аспектов синергетики и существенно углубили наше понимание ее.

Синергетика с ее статусом метанауки изначально была призвана сыграть роль коммуникатора, позволяющего оценить степень общности результатов, моделей и методов отдельных наук, их полезность для других наук и перевести диалект конкретной науки на высокую латынь междисциплинарного общения. Положение междисциплинарного направления обусловило еще одну важную особенность синергетики – ее открытость, готовность к диалогу на правах непосредственного участника или непритязательного посредника, видящего свою зщачу во всемирном обеспечении взаимопонимания между участниками диалога. Диалогичность синергетики находит свое отражение и в характере вопрошания природы: процесс исследования закономерностей окружающего мира в синергетике превратился (или находится в стадии превращения) из добывания безликой объективной информации в живой диалог исследователя с природой, при котором роль наблюдателя становится ощутимой, осязаемой и зримой.

Из множества примеров, наглядно иллюстрирующих опасность неправомерного распространения синергетического подхода на области, достаточно далекие от идеологии точного естествознания, и плодотворность переноса синергетических идей по существу, упомянем науки о языке.

Появилось довольно много работ, в которых авторы бойкой скороговоркой открывали глаза ничего не подозревавшему человечеству на то, что "обработка лингвистической информации на синтаксическом и лингвистическом уровнях определяют фазовые переходы на мультифрактальных множествах", что "число возможных паттернов в словообразовании резко ограничено
неоднородными диссипативными хаотическими потоками, обусловленными мультифрактальностью как на одном аттракторе, так и в перемежающихся перескоках с одного из сосуществующих атгракторов на другой" и т.п.

В работах подобного толка нет даже "торжества науки над здравым смыслом" (А.Н.Крылов). За терминологической трескотней в них скрывается "абсолютная пустота" (С.Лем). Между тем синергетический подход к проблемам языка и его философскому осмыслению возможен и плодотворен.

Общие закономерности поведения систем, порождающих сложные режимы, позволяют рассматривать на содержательном, а иногда и на количественном уровне, такие вопросы, как уровень сложности вослриятия окружающего мира как функция словарного запаса воспринимающего субъекта, роль хаотических режимов, их иерархий и особенностей в формировании смысла, грамматические категории как носители семантического содержания, проблемы ностратического языкознания (реконструкция праязыка) как восстановление "фазового портрета" семейства языков и выделения аттракторов, и многое другое.

1. Что такое материя. История возникновения взгляда на материю.

Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента. С точки зрения марксистско-ленинского понимания материи, она органически связана с диалектико-материалистическим решением основного вопроса философии; оно исходит из принципа материального единства мира, первичности материи по отношению к человеческому сознанию и принципа познаваемости мира на основе последовательного изучения конкретных свойств, связей и форм движения материи.

В основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее в себя составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие системы. [1]

Движущаяся материя существует в двух основных формах – в пространстве и во времени. Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности и порядка сосуществования материальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщая форма) и необходимо. В понятии времени фиксируется длительность и последовательность смены состояний материальных систем. Время объективно, неотвратимо и необратимо. Следует различать философские и естественнонаучные представления о пространстве и времени. Собственно философский подход представлен здесь четырьмя концепциями пространства и времени: субстанциальной и реляционной, статической и динамической. [3]

Основоположником взгляда на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит.

Мир доступной человеку объективной реальности постоянно расширяется. Концептуальные формы выражения идеи структурных уровней материи многообразны.[6]

Современная наука выделяет в мире три структурных уровня.

2. Микро, Макро, Мега миры.

Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10 -8 до 10 -16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.

Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.

И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.

Работа содержит описание и история развития синергетики.
При изучении процессов самоорганизации синергетикой было зафиксировано следующее обстоятельство: среди возможных путей эволюции системы далеко не всеявялются вероятными, т. е. в природе есть тяготение к определенным состояниям,которые называют аттракторами. Следовательно, аттрактор выступает как некое состояние порядка.

Работа состоит из 1 файл

синергетика и её роль в познании.docx

Синергетика (от греч. Sinergeia – содействие, сотрудничество и др.) – область научных исследований, целью которых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения, упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы (т.е. как живой, так и неживой материи).

Ученый сумел выделить общее свойство всех самоструктурирующихся систем: согласованность действия их элементов. Сейчас синергетика стала одним из ведущих направлений современной науки, которое представляет собой естествоведческо-научный вектор развития теории нелинейных систем.

Новая наука всколыхнула сознание общественности, т. к. объединила единой идеей как живые, так и неживые структуры, причем явление к самоорганизации последних до определенного момента не рассматривалось. Поэтому, можно сказать, что синергетика включает в себя два понятия: во-первых, это кооперативное действие элементов сложных систем, а во-вторых, сотрудничество ученых различных областей научного знания, т. к. синергетика собирает под единое начало исследования и результаты экспериментов в совершенно разных областях науки.

История возникновения и развития науки

Говоря об истории возникновения синергетики, следует отметить, что мы можем найти несколько трудов таких ученых, как У. Шеррингтон, С. Улан, И. Забуский, которые предшествовали работам Г. Хакена.

Так, например, Шеррингтон называл синергетическим (или интегральным) согласованное влияние нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.

С. Улан принимал участие в проверке на первых ЭВМ гипотезы одинакового распределения энергии по степеням свободы, однако, возникла проблема Ферми-Пасти-Улана, которая заключалась в том, что ученые не обнаружили в ходе исследований тенденции к одинаковому распределению энергии по степеням свободы.

Впоследствии, эту проблему решили И. Забуский и М. Крускал, которые доказали, что одинаковому распределению энергии мешает солитон (структурно устойчивая уединенная волна, распространяющаяся в нелинейной среде), который переносит энергию из одной группы мод в другую. Забуский пришел к выводу, что необходимо использовать единый синтетический подход при изучении различного рода систем.

Т.к. за счет диссипации энергии в окружающую среду и последующего получения новой энергии, возникают и существуют подобные системы.

Еще один теоретик самоорганизации – немецкий ученый М. Эйген доказал, что открытый Ч. Дарвином принцип отбора продолжает сохранять свое значение и на микроуровне; он утверждал, что развитие жизни - это не что иное, как результат процесса естественного отбора, происходящего на микроуровне.

Существует еще масса примеров, которые были объяснены на основе синергетики. Так, например, в термодинамике – это образование при подогревании жидкости на её поверхности шестиугольных ячеек Бернара, описанное ученым еще в 1900 г. Можно также упомянуть феномен саморегуляции метеопроцессов, обнаруженный в начале 1960 гг. Е. Лоренцом и др. примеры.

Основные понятия синергетики

В равновесном же расстоянии действующие на систему возбуждения утихают со временем, т. е. не оставляют следов в системе. И напротив же, в неравновесном состоянии система характеризуется нестабильностью относительно её первоначальных исходных параметров.

Точка нестабильности. При прохождении точек нестабильности в разных по своей природе исследуемых средах определяется свойство перехода к так называемому состоянию сложности, т. е. в этих средах при определенных условиях могут возникать макроскопические явления самоорганизации в виде пространственных картин, которые ритмично изменяются во времени.

Таким образом, синергетика изучает явления, которые пребывают в точке нестабильности, и определяет новую структуру, которая возникает за пределом нестабильности; на основании этого синергетике удается установить универсальные аналогии, которые возникают между совсем различными системами при прохождении ими точек возникновения нестабильности.

На этом основании синергетика формулирует основной тезис, который заключается в том, что на всех уровнях организации бытия именно неравновесность является условием и источником возникновения порядка.

Сложность. Сложность рассматривается в данной науке не как исключение, а как общее правило. Фундаментальное свойство изучаемых синергетикой объектов – это их сложность. Под сложностью понимается способность к самоорганизации, усложнение своей пространственно- временной структуры на макроуровне путем изменений, которые происходят на микроскопическом уровне.

Критерий сложности. Возможность демонстрации когерентного поведения огромным числом частиц выступает для синергетики фундаментальным критерием сложности как таковой.

Синергетика радикально изменила видение мира, разрушила прежние интеллектуальные табу и стереотипы мышления. На сегодняшний день становится необязательным формирование синергетического знания с использованием математического инструментария и языка программирования. Словарь обычного языка является достаточным для формирования нового синергетических знаний как нового способа мышления и постановки исследовательских вопросов.

Упрощение сложного. Сверхсложная, хаотичная на уровне элементов среда может быть описана, как и всякая открытая нелинейная среда, т. е. небольшим числом фундаментальных идей и образов, а потом и математических уравнений, которые определяют общие тенденции развития процессов в ней.

Законы объединения сложных структур. В процессе развития науки учение определили, что существуют законы общей жизни, коэволюции, конвергенции разнородных элементов мира с сохранением культурно- исторических особенностей, темпа развития, качества жизни и др.

Следует упомянуть и о хаосе, которые играет конструктивную роль не только в процессах выбора путей эволюции, но и в процессах построения сложного эволюционного целого.

Основной принцип объединения частей в единое целое можно сформулировать таким образом: синтез простых структур, которые эволюционируют, в единую сложную структуру (систему) происходит с помощью установления общего темпа их эволюции.

Теория диссипативных структур. Бельгийская школа И. Пригожина изучает самоорганизацию с точки зрения термодинамики. Основное понятие синергетики (т. е. понятие структуры как состояния, которое возникает в результате когерентного поведения большого количества частей) бельгийская школа заменяет понятием диссипативной структуры. В открытых системах, которые обмениваются с окружающим миром потоками вещества или энергии, однородное состояние равновесия может терять устойчивость и необратимо переходить в неоднородное стационарное состояние, устойчивое к незначительным возбуждениям. Системы в таком стационарном состоянии получили название диссипативных структур.

Теория автоволновых процессов. Возникновение волн и структур, вызванное потерей устойчивости однородного равновесного состояния, иногда называют автоволновыми процессами. Важную роль в таком случае играет волновой характер создания структур: независимость их характерного пространственного и временного размеров от начальных условий.

Моды – колебательные движения неравновесных систем.

Процесс агрегации – спиральные волны или концентрические окружности.

Фракталы. Мандельброт обратил внимание на то, что достаточно распространенная мысль о том, что размерность, т. е. размеры, является внутренней характеристикой тела, поверхности или кривой, ошибочна, потому что размерность объекта зависит от наблюдателя, точнее, от связи объекта с внешним миром (примером может служить рассмотрение клубка, который превращается в точку, если мы будем наблюдать за ним на достаточно большом расстоянии, и превратится во множество атомов, если мы будем изучать его изнутри с помощью соответствующего оборудования).

Если размерность зависит от конкретных условий, то её можно выбирать по-разному. Оптимальный выбор определения размерности зависит от того, в каких целях мы собираемся использовать найденное значение.

Мандельброт предложил использовать определение размерности, предложенное Безиковичем и Хаусфордом.

Фрактал – это сложная геометрическая фигура, обладающая свойствами самоподобия, т. е. составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре в целом. В более широком понимании – это геометрический объект с дробной размерностью Безиковича-Хаусфорда.

Размерность Безиковича-Хаусфорда всегда не менее евклидовой и тождественная ей для регулярных геометрических объектов. Однако для таких объектов, как фракталы, размерность дробная, т. к. она характеризует их нерегулярность.

Структура структуры. Новое направление, которое является довольно успешным в решении заданий приведения к порядку в мире хаоса, намного хуже справляется с задачами упорядочивания структур.

При поиске и классификации структур почти не используется понятие симметрии, которое, по сути, является очень важным во многих разделах точного и описательного естествоведения.

Симметрия так же, как и размерность, существенно зависит от операций, которые можно проводить над объектом. Например, строения тела человека и животных имеет билатеральную (двухстороннюю) симметрию, но операция перестановки правой и левой части физически неосуществима. Т. е. билатеральной симметрии в рассматриваемых объектах не будет. Если рассматривать только физические операции над объектом.

Читайте также: