Развитие и управление в природе: синергетика
Выяснение законов возникновения и построения организации. Изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем. Формирование и сохранение упорядоченности структур термодинамического типа. Управление обменом информацией.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.12.2017 |
| Размер файла | 35,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации
Кировский филиал
Факультет экономики и управления
Кафедра экономики и управления
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Концепции современного естествознания»
Тема: «Развитие и управление в природе: синергетика»
Выполнил: студент 5 курса,
направления подготовки Менеджмент
Куваев Александр Сергеевич
Проверил:
Киров
2016
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Понятие синергетики
2. Экскурс в историю
3. Философские достижения синергетики
4. Основные положения синергетики
Заключение
Список использованных источников и литературы
ВВЕДЕНИЕ
Почему целое может обладать свойствами, которыми не обладает ни одна из его частей? В чем человек видит сложность окружающего его мира? Почему, зная фундаментальные физические законы, мы не можем предсказывать поведение простейших биологических объектов? Как согласовать следующую из классической термодинамики тенденцию к установлению равновесия с переходом от простого к сложному, от низшего к высшему, который мы видим в ходе биологической эволюции?
Еще полтора десятилетия назад эти вопросы относили к компетенции философии. Сейчас они встают в конкретном контексте физических, химических, биологических задач. В их решении все больше помогает теория самоорганизации, или синергетика. Наверное, вы не раз задумывались над поразительным отличием систем, существующих в природе, от тех, что созданы человеком.
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.
При решении задач в самых разных областях от физики и химии до экономики и экологии, создание и сохранение организации, формирование упорядоченности является либо целью деятельности, либо ее важным этапом. [10]
1. ПОНЯТИЕ СИНЕРГЕТИКИ
Синергетика (от греч. ухнесгЯб - «совместно» и греч. ?сгпн - «действующий») - междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «...наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы...».
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.
В отдельных случаях образование структур имеет волновой характер и иногда называется автоволновыми процессами (по аналогии с автоколебаниями). организация упорядоченность термодинамический
Область исследований синергетики до сих пор до конца не определена, так как предмет её интересов лежит среди различных дисциплин, а основные методы синергетики взяты из нелинейной неравновесной термодинамики. Постепенно предмет синергетики распределился между различными направлениями:
- теория динамического хаоса исследует сверхсложную упорядоченность, напр. явление турбулентности;
- теория детерминированного хаоса исследует хаотические явления, возникающие в результате детерминированных процессов (в отсутствие случайных шумов);
- теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации, процесс самоорганизации также может быть фрактальным;
- теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;
- лингвистическая синергетика и прогностика.
Синергетика основывается на следующих идеях и выводах:
1. Системности или целостности мира и научного знания о нем, общности закономерностей развития объектов всех уровней материальной и духовной организации.
2. Нелинейности (т.е. многовариантности и необратимости). Нелинейность - одно из центральных понятий в синергетике. Нелинейность в математическом плане отражает определенный вид математических уравнений, содержащих искомые величины в степенях, больших 1, или коэффициенты, зависящие от свойств среды.
Нелинейные уравнения имеют несколько решений. Множеству решений нелинейного уравнения соответствует множество путей эволюции системы, описываемой этими уравнениями (нелинейной системы). Нелинейность в мировоззренческом плане может быть развернута посредством идеи многовариантности путей эволюции, идеи выбора из альтернатив и вытекающей отсюда идеи необратимости эволюции.
3. Глубиной взаимосвязи хаоса и порядка (случайности и необходимости). С точки зрения синергетики, хаос, беспорядок, случайности необходимы для рождения нового, а, следовательно, необходимы для эволюции. Синергетика рассматривает случайность и хаос как необходимые составные части этого мира, в то время как раньше они рассматривались как нечто непознанное. Природа содержит в себе случайность и необратимость как существенные моменты, а «это ведет к новой картине материи. Она не рассматривается больше в качестве пассивной, как это имеет место в механистической картине мира.» В механистической науке непостигаемое было тождественно неизменяемому, но хотя человеку не дано полностью постичь природу, она все же обладает возможностью спонтанной деятельности.
4. Открытости систем и мира в целом.
5. Новое понимание времени.
2. ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ
Синергетика, будучи наукой о процессах развития и самоорганизации сложных систем самой разной природы, наследует и развивает междисциплинарные подходы своих предшественниц: тектологии А.И. Богданова, теории систем Л. фон Берталанфи, кибернетики Н. Винера. В этих подходах сформировались общие представления о системах и их конфигурировании, о механизмах поддержания целостности или гомеостаза систем, о способах управления системами с саморегуляцией.
В то же время синергетика существенно отличается от своих предшественниц тем, что ее язык и методы опираются на достижения нелинейной математики и тех разделов естественных и технических наук, которые изучают процессы эволюции еще более сложных саморазвивающихся систем. В ХХ веке осознано, что к таковым следует относить не только живые системы и биосферу, но и сложные неживые: информационные, социальные, технические.
Современное естествознание, включая физику, стало эволюционным, поэтому универсальный эволюционизм, основанный В. Вернадским, Т. Шарденом, Э. Янчем, Н. Моисеевым, также является мировоззренческой, онтологической основой синергетики.
В современной философиии эти онтологии активно исследуются в рамках философии постнеклассической науки, эволюционной эпистемологии, философии становления, когнитивистике, теории познания, а также в философии образования. Однако основной генетический материал синергетике по-прежнему поставляет естествознание и математика.
История методов синергетики связана с именами многих выдающихся ученых ХХ века. Прежде всего, это великий французский математик, физик и философ Анри Пуанкаре, который уже в конце XIX века заложил основы методов нелинейной динамики и качественной теории дифференциальных уравнений. Именно он ввел понятия аттракторов (притягивающих множеств в пространствах состояний открытых систем), точек бифуркации (значений параметров задачи, при которых появляются альтернативные решения либо теряют устойчивость существующие), неустойчивых траекторий и, фактически, динамического хаоса в задаче трех тел небесной механики (притяжение Земля-Луна-Солнце).
В первой половине ХХ века большую роль в развитии методов нелинейной динамики играла русская и советская школа математиков и физиков, представителями которой являются А.М. Ляпунов, Н.Н. Боголюбов, Л.И. Мандельштам, А.А. Андронов, Н.С. Крылов, А.Н. Колмогоров, А.Н. Тихонов, Я.Б. Зельдович. Их исследования стимулировались, в частности, необходимостью решения стратегических оборонных задач: создание ядерного оружия, освоение космоса.
При этом широко использовались созданные сразу после окончания Второй мировой войны первые ЭВМ. Большую роль в истории синергетики сыграла также компьютерная модель морфогенеза (А.М. Тьюринг) и обнаруженный с помощью ЭВМ феномен возникновения уединенных волн - солитонов (Э. Ферми). В 60 -- 70-е годы происходит подлинный прорыв в понимании процессов самоорганизации в самых разных явлениях природы и техники.
Возникает теория генерации лазера Г.Б. Басова, А.М. Прохорова, Ч. Таунса; колебательные химические реакции - основа биоритмов живого; теория диссипативных структур И. Пригожина; теория турбулентности А.Н. Колмогорова и Ю.Л. Климонтовича; теория эволюционного автокатализа А.П. Руденко. Б. П. Белоусовым и А. М. Жаботинским установлено, что неравновесные структуры плазмы в термоядерном синтезе изучались Б.Б. Кадомцевым, А.А. Самарским, С.П. Курдюмовым. Теория активных сред и биофизические приложения самоорганизации исследовались А.С. Давыдовым, Г.Р. Иваницким, И.М. Гельфандом, А.М. Молчановым, Д.С. Чернавским, В.И. Кринским. В 1963 году происходит эпохальное открытие динамического хаоса, сначала в задачах прогноза погоды (Э. Лоренц), затем начинается изучение странных аттракторов в работах Д. Рюэля, Ф. Такенса, Л.П. Шильникова. Для странных аттракторов характерна неустойчивость решения по начальным данным, знаменитый «эффект бабочки», взмах крыльев которой может радикально изменить дальний прогноз погоды -- образ динамического хаоса.
Создается математическая теория катастроф (скачкообразных изменений состояний динамических систем) Р. Тома и В.И. Арнольда, инициировавшая стремительный рост работ в области ее приложений в науках о живом, в психологии и социологии. Формируется пост неклассическая, по своему характеру, эволюционная теория автопоэзиса живых систем У. Матураны и Ф. Вареллы.
По сути, происходит формирование новой познавательной парадигмы самоорганизации, в контексте которой Герман Хакен в 1970 году и вводит в научный обиход неологизм «синергетика» для обозначения нового междисциплинарного направления исследований сложных самоорганизующихся систем.
Здесь важно отметить то большое значение, которое имели для возникновения синергетики экспериментальные и теоретические работы, связанные с созданием лазера. В 80 -- 90-е годы продолжается изучение динамического хаоса и проблемы сложности.
В связи с созданием новых поколений мощных ЭВМ развиваются фрактальная геометрия (Б. Мандельброт), геометрия само подобных объектов (типа облака, кроны дерева, береговой линии), которая описывает структуры динамического хаоса и позволяет эффективно сжимать информацию при распознавании и хранении образов. Были обнаружены универсальные сценарии перехода к хаосу М. Фейгенбаума, Ив. Помо. Существенно развита эргодическая теория (Я. Синай). В 1990 году открыт феномен самоорганизованной критичности. Его можно исследовать, рассматривая кучу песка (П. Бак). Сходящие лавинки воспроизводят распределения Парето по амплитудам событий для биржевых кризисов, землетрясений, аварий сложных технических комплексов и т.д.
Творцы синергетики стартуют с разных предметных областей и с разных уровней описания материи. Например, Г. Хакен стартует со стохастического уравнения Фоккера-Планка для излучения в среде из возбужденных атомов, в то время как И. Пригожин использует в основании своей теории диссипативных структур химической физики более грубое приближение неравновесной термодинамики. Это дает Г. Хакену возможность обнаружить границы применимости подхода И. Пригожина.
Подход к задачам теплопроводности школы С. Курдюмова по уровню общности находится между двумя предыдущими подходами, однако в нем делается акцент на рассмотрение сильно нестационарных процессов - режимов с обострением. Еще более глубокий уровень рассмотрения был предложен в 80-х годах для описания социальной самоорганизации Г. Вайдлихом, который стартует с уравнения Смолуховского для вероятностей переходов. Обычно синергетики стремятся редуцировать многомерную, иногда стохастическую систему уравнений к небольшому числу существенных уравнений; получаются уравнения для асимптотик, для немногих параметров порядка, коллективных степеней свободы. Это позволяет провести дальнейший анализ нелинейной динамики, существенно сжать информацию о системе.
Иногда уравнения для параметров порядка не выводят последовательно, а угадывают или находят из обратной задачи наблюдаемой динамики развития, и тогда эти уравнения носят феноменологический характер. Причем их коэффициенты еще долго приходится теоретически обосновывать, как, например, в теории народонаселения С. Капицы или в уравнениях Гинзбурга-Ландау для ферромагнетиков; в этом случае пропущенные синергетические этапы вывода уравнения проходят позже. Что бы мы ни понимали под синергетикой: теорию развивающихся систем (по В. Стёпину), теорию больших систем, состоящих из множества одинаковых подсистем (по Г. Хакену), или теорию систем, проходящих состояния неустойчивости (по Д. Чернавскому) - в любом случае математические методы синергетики образуют растущее множество.
Это множество методов описания нелинейных, конечных и бесконечных динамических систем и любой новый метод в этой области ассоциируется синергетикой, что иногда вызывает упреки в ее агрессивной экспансии, однако забывается, что это стиль любого междисциплинарного подхода.
В этом отношении беспроигрышную позицию занимает теория Сложности (научный центр в Санта-Фе, США), ассоциирующая все подходы. И если вы рассматриваете действительно сложную развивающуюся систему, то, скорее всего, все эти методы будут востребованы, начиная с теории катастроф и кончая теорией динамического хаоса. Поэтому дискуссия о приоритетах и самоназваниях научных школ для наших целей не имеет решающего значения. Сегодня синергетика быстро интегрируется в область гуманитарных наук, возникли направления социосинергетики и эволюционной экономики.
Методы синергетики применяются в медицине, психологии, педагогике, развиваются приложения в лингвистике, истории и искусствознании, реализуется проект создания синергетической антропологии. Не имея возможности подробно останавливаться на обзоре полученных в этих областях результатах, отсылаем заинтересованного читателя к уже имеющейся по этим вопросам достаточно обширной литературе. Бесспорно, такой экстенсивный рост сопровождается издержками и псевдонаучными спекуляциями. Но так обстоит дело не только с синергетикой.
В конце концов, междисциплинарность в современной науке предполагает взаимосогласованное использование образов, представлений методов и моделей дисциплин как естественнонаучного и технического, так и социогуманитарного профиля. Это, в свою очередь, предполагает существование единой научной картины мира. В то же время сейчас такой общенаучной (междисциплинарной) единой картины мира (в смысле самосогласованной целостности), строго говоря, нет.
Существуют ее отдельные фрагменты, именуемые специальными картинами мира, дисциплинарными онтологиями: физическая, биологическая, космологическая картины мира, репрезентирующие предметы каждой отдельной науки. Синергетика пытается навести мосты между этими картинами, создать единое поле междисциплинарной коммуникации, сформировать принципы новой картины мира. [1]
В 1900 году французский физик Анри Бенар сделал удивительное открытие. Он нагревал снизу жидкое масло. Нижние слои, более горячие и потому менее плотные, стремились вытеснить верхние слои и занять их место (как это бывает у людей).
Однако вязкость масла создавала им препятствие, и при небольшой разности температур верхнего и нижнего слоев теплообмен обеспечивала только теплопроводность. Но когда различие температур достигло критического значения, появился конвективный поток (конвекция - передача тепла в жидкости или газе потоками вещества). Он имел вид ячеек, напоминающих пчелиные соты, внутри которых жидкость стремилась вверх, а по краям опускалась вниз. Миллиарды миллиардов молекул вели себя согласованно! Упорядоченные структуры получили название ячеек Бенара.
В 1951 году советский химик Борис Павлович Белоусов обнаружил, что реакция окисления бромата калия малоновой кислотой в кислотной среде в присутствии определенных катализаторов становится автоколебательной: цвет раствора строго периодически меняется.
В частности, при взаимодействии определенных веществ рубиновый раствор становится голубым, чтобы вскоре снова стать рубиновым. И такая игра цвета может длиться часами. Через десять лет механизм реакции объяснил советский ученый Анатолий Маркович Жаботинский. Правда, это было научное, но не философское объяснение. Наука накопила много примеров явлений, подобных ячейкам Бенара и реакции Белоусова-Жаботинского, в которых при определенных условиях системы могут переходить от хаоса к порядку. Это явление получило название самоорганизации. Основателями новой науки стали немецкий физик-теоретик Герман Хакен, бельгийский физик и химик русского происхождения Илья Романович Пригожин и другие учёные.
3. ФИЛОСОФСКИЕ ДОСТИЖЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ
Ученые, работающие на ниве синергетики, достигли выдающихся, бесспорных достижений. Они построили множество математических моделей. Синергетика стала методологией современного естествознания. Её основы лаконично изложил Герман Хакен.
1. Исследуемые системы состоят из нескольких или многих одинаковых, или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.
2. Эти системы являются нелинейными.
3. При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия.
4. Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.
5. Системы могут стать нестабильными.
6. Происходят качественные изменения.
7. В этих системах обнаруживаются эмерджентные новые качества.
Эмерджентность - наличие у системы особых свойств, не присущих ее элементам. Например, машина состоит из корпуса, двигателя, колес и многих других элементов. Но ни на одном из них по отдельности нельзя ездить по дороге. Такое движение можно совершать только на машине, которая является целостной системой - совокупностью элементов.
8. Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры.
9. Структуры могут быть упорядоченными или хаотическими.
10. Во многих случаях возможна математизация. [8].
Синергетика сделала важнейшие философские выводы. Можно изложить некоторые из них словами самих представителей этой науки.
«Данные синергетики по-новому освещают принцип всеобщей связи явлений, выдвигая на первый план информационно-коммуникативную его сторону…». [9].
«…весь пафос универсальности явления самоорганизации синергетика связывает с идеей атрибутивности информации, с пониманием ее как всеобщего организационно-конструктивного начала, органически вплетенного в процесс движения материи в целом». [Там же. С. 102].
«…в нестабильном неравновесном состоянии малые воздействия могут привести к большим следствиям». [7].
Однако один из важнейших философских выводов синергетики может вызывать сомнение, особенно у человека, склонного к мистическому мышлению: при определенных условиях хаос рождает порядок. Лучше всех этот вывод могут изложить сами сторонники синергетики.
«…хаос обладает…творческой силой (способностью) рождать новый порядок». [6].
«…существенно, что с синергетической точки зрения рождение нового порядка из хаоса не вынуждается какой-то внешней (по отношению к данной реальности) силой, а имеет спонтанный характер. Вот почему синергетика является теорией самоорганизации (а не организации)». [Там же].
«Неравновесность есть то, что порождает “порядок из хаоса”». [4].
Итак, и современная официальная наука, насквозь пропитанная материализмом и рационализмом, и синергетика как ее составная часть, рисуют чудесную картину. Хаос - не живое, мыслящее существо, а мертвое, неразумное образование. Но из него сам собой рождается порядок. Миллиарды миллиардов частиц, которые в современной официальной науке считаются лишенными малейшей доли жизни и разума, ведут себя так, как будто они живые, разумные, способные понимать и выполнять команды.
Наше недовольство некоторые ученые ? сторонники материализма и рационализма ? пожелают разбить научными доводами.
Их возражения могут быть такими: «Наука не признает утверждений, не обоснованных теоретически и экспериментально. А Вы можете доказать существование дирижера, управляющего движением мириадов частиц, предоставить его изображение, доказать проявления жизни и разума частиц, показать, как отдаются и выполняются команды? Не можете? Значит, все разговоры об этом несерьезны. Единственно верный вывод способна сделать только материалистическая, рационалистическая наука: порядок из хаоса рождается сам собой, без внешнего разумного воздействия».
Но посмотрим, на каком фундаменте строят свои рассуждения современные ученые-материалисты, ученые-рационалисты, к примеру, представители синергетики.
«Существует и еще одна вполне очевидная проблема: поскольку окружающий мир никем не построен, перед нами возникает необходимость дать такое описание его мельчайших “кирпичиков” (т.е. микроскопической структуры мира), которое объясняло бы процесс само сборки». [4].
Что это, как не философский принцип, который принят на веру и является философской основой синергетики?
Число подобных примеров можно умножить. Мы видим, что в науке существенную роль играют принципы не только научные, но и философские, прежде всего, принципы теории познания, которые ни доказать, ни опровергнуть невозможно. Можно лишь предоставить их некоторое обоснование. К сожалению, есть немало ученых, которые игнорируют философию.
С точки зрения современной официальной науки, то, что признается на веру, ? не существует и не должно приниматься во внимание. Таков вердикт. Он имеет статус принципа, который имеет фундаментальное значение, и ему можно дать название.
4. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ
Наш мир, всё, что доступно в нём наблюдению. претерпевают непрерывные изменения - мы наблюдаем его непрекращающуюся эволюцию. Все подобные изменения происходят за счёт сил внутреннего взаимодействия, во всяком случае, никаких внешних по отношению к нему сил мы не наблюдаем.
Согласно принципу Бора, существующим мы имеем право считать лишь то, что наблюдаемо или может быть сделано таковым. Следовательно, подобных сил не существует. Таким образом, всё, что происходит вокруг нас, мы можем считать процессом самоорганизации, то есть процессом, идущим за счёт внутренних стимулов, не требующих вмешательства внешних факторов, не принадлежащих системе. К числу таких процессов относится также и становление, и действие Разума, ибо он родился в системе в результате её эволюции.
Итак, весь процесс эволюции системы - процесс самоорганизации. Мир всё время меняется. Мы не можем утверждать, что процесс самоорганизации направлен на достижение состояния равновесия (под которым понимается абсолютный хаос), у нас нет для этого опытных оснований, гораздо больше данных для утверждения обратного -- мир непрерывно развивается, и в этом изменении просматривается определённая направленность, отличная от стремления к равновесию.
Для описания основ процесса самоорганизации удобно (хотя и заведомо недостаточно) использовать терминологию дарвиновской триады: наследственность, изменчивость, отбор, придав этим понятиям более широкий смысл.
Изменчивость в этом более широком смысле - это вечно присутствующие факторы случайности и неопределённости. Без предположения о непрерывно действующих случайных факторах, постоянная эволюция системы, сопровождающаяся появлением новых качественных особенностей, по-видимому, невозможна.
Что касается термина «наследственность», то он означает лишь то, что настоящее и будущее любой системы в мире зависит от его прошлого. Степень зависимости той или иной системы от прошлого может быть любой. Эту степень зависимости условимся называть памятью системы. Во вполне детерминированных системах прошлое однозначно определяет будущее (возможно и обратное - по-настоящему определить прошлое). Такие системы - системы с бесконечной памятью (абсолютной наследственностью). Это абстракция, но она хорошо интерпретирует некоторые процессы в неживом мире - например, то движение планет, которое мы наблюдаем (конечно, лишь на некотором, конечном, правда очень большом, интервале времени.
«Память системы» в реальных системах в том смысле, как мы её определили, чаще всего оказывается ограниченной: и бесконечная память и её отсутствие -- лишь абстракции, которые удобны для интерпретации. Примером системы, лишённой памяти, является развитое турбулентное движение.
Понятие «принципов отбора» является самым трудным среди понятий дарвиновской триады. Процессы самоорганизации следуют определённым правилам, законам. Это утверждение -- некое эмпирическое обобщение, вопрос о происхождении этих правил лежит вне рационализма, как и вопрос о рождении Вселенной.
К числу таких законов относятся прежде всего законы сохранения и 2-е начало термодинамики (да и другие законы тоже). Таким образом, среди мыслимо допустимых процессов в неживой природе существуют (наблюдаемы, или доступны наблюдению) лишь определённые классы движений, подчиняющиеся определённым правилам. Подобные же правила существуют в природе и обществе. Вот эти правила и называют принципами отбора. Иными словами, принципы отбора -- это те же самые законы физики, химии, биологии, законы общественного развития, которые из мыслимо допустимых движений «отбирают» те, которые мы и наблюдаем.
Итак, Вселенная - непрерывно эволюционирующий объект (как и любые его составляющие). Но внутренние стимулы и возможности развития Вселенной, определяющие процессы самоорганизации, ограничены реальными рамками, берегами допустимых эволюционных каналов.
Язык дарвиновской триады при таком расширении смысла чрезвычайно универсален. С его помощью можно описать широкий круг явлений, описать качественный характер происходящего. Но и его возможности ограничены, его необходимо расширять, наполнять новыми понятиями.
В первую очередь целесообразно ввести понятие механизмов, то есть совокупности правил и интерпретаций, описывающих характер протекания процессов или их классов, выделяя в качестве самостоятельных понятий те или иные явления, которые будем относить к основам языка. Эти интерпретации, опираясь на те или иные понятия триады, не заменяют их, но обогащают первоначальный смысл и, как следствие, словарный запас языка.
Рассмотрим пример Леонардо Эйлера (конец XVIII в.). Рассмотрим колонну, находящуюся под нагрузкой. Если эта нагрузка не очень велика, то у колонны существует единственное положения равновесия - вертикальное. При этом малое изменение внешних воздействий не изменит данного положения равновесия. Пусть колонна находится под действием случайных порывов ветра, тогда она в силу свойств упругости будет колебаться около своего вертикального положения.
Если увеличивать нагрузку, то амплитуда и частота колебаний будут меняться, но их характер будет тем же - колебания около того же положения равновесия. Однако это продлится лишь до тех пор. пока нагрузка не достигнет некоего критического значения. После этого вертикальное положение равновесия потеряет устойчивость (причём мгновенно). Вместо него появится множество новых положений равновесия. Их совокупность представляет собой поверхность, образованную вращением полуволны синусоиды. Если порывы ветра сохраняются, то колонна будет продолжать колебаться около нового положения равновесия, но около какого - предсказать невозможно, причём невозможно в принципе, т. к. это будет зависеть от случайного порыва ветра в момент потери устойчивости. Описанное явление, открытое Л. Эйлером, носит название бифуркации, (термин ввёл А. Пуанкаре), а момент потери устойчивости - моментом бифуркации.
Таким образом, при малых вертикальных нагрузках колонна обладает бесконечной памятью - фиксируя её положения в данный момент времени, мы можем восстановить все её предыдущие состояния (зная, конечно, поведение ветра). в момент бифуркации система полностью «теряет память». Будущее зависит только от изменчивости ветровой нагрузки. Другой пример - мы бьём молотком по камню. От каждого удара тот деформируется, и мы можем предсказать характер каждой деформации, но мы не можем сказать, на сколько и каких осколков разлетится камень, когда мы его разобьём.
Явление бифуркации типично для большинства процессов, развивающихся во времени. Момент бифуркации - некая абстракция, как и полная потеря памяти. Бифуркация - тоже процесс, протяжённый во времени, но длящийся весьма малый его интервал, в течение которого происходит качественная перестройка свойств системы, и определяющее значение в характере дальнейшего развития имеют случайные факторы. В этих условиях память системы резко уменьшается. Процессы бифуркации мы наблюдаем и в развитии живого вещества и в общественной жизни. Революционные процессы - типичные процессы бифуркации - ни в одной революции никому не удавалось предсказать характера постреволюционного развития.
Сказанное выше позволяет дать следующую, достаточно универсальную схему эволюционного процесса. На начальном этапе эволюции происходит медленное развитие свойств системы. Этот процесс более или менее предсказуем. В какой-то момент или внешнее воздействие достигает критического значения, или происходит кумуляция внутренних сил (или то и другое вместе). При этом параметры системы начинают быстро изменятся, ранее стабильное состояние резко снижает уровень стабильности, и возникает возможность разных путей развития. В этой ситуации даже незначительное воздействие может перевести эволюционный процесс на новые рельсы, развитие потом пойдёт по совсем другой линии. Наступит новый «спокойный участок», который в какой-то момент опять может смениться новым процессом бифуркации.
Бифуркационный механизм играет важнейшую роль в общей эволюционной схеме. Именно он является источником роста разнообразия различных форм организации материи, а, следовательно, и непрерывно возрастающей сложности её организации. Кроме того, из-за вероятностного характера бифуркационного процесса, эволюция не может иметь обратного хода, точнее, вероятность обратного хода эволюции стремится к нулю, а это имеет отношение к другому фундаментальному факту - отсутствие обратимости не только эволюции, но и времени. В этом проявляется общая направленность общего эволюционного процесса.
Итак, мы нарисовали некоторую, достаточно общую схему процессов самоорганизации, в общих чертах справедливую как для неживой материи, так для живого вещества и общества. Несмотря на общность, эта схема позволила выявить такую особенность эволюционных процессов, как их направленность. В своей массе они идут в сторону усложнения организации Вселенной и роста разнообразия организационных форм. Дарвин писал, что это имеет место для живого мира. Как мы видим, это справедливо для любых процессов самоорганизации, в том числе и для Вселенной в целом.
В процессе самоорганизации происходит непрерывное разрушение старых и возникновение новых структур, новых форм организации материи, обладающих новыми свойствами. Причём это качественно не те же самые образования, отличающиеся только геометрическими размерами, формой или другими физическими особенностями. Во Вселенной возникают уникальные образования, непрерывно возникают новые перестройки (бифуркации), в результате которых рождаются качественно новые структуры, не имевшие до сих пор аналогов. Они обладают новыми неповторимыми свойствами. А как эти свойства связаны со свойствами исходных элементов, из которых составлены системы? Это очень глубокий вопрос, который имеет как философское, так и практическое значение.
Процессы объединения элементов идут непрерывно и на всех уровнях организации материального мира - в неживой и живой природе, и в обществе. Этот процесс универсален - тенденция к кооперативности пронизывает все этажи мироздания. Поэтому имеет право на существование гипотеза о том, что процесс возникновения новых форм организации материи определяется столь же фундаментальными законами, как и законы сохранения, и которые в общем случае не сводятся к анализу простых взаимодействий, существующих среди элементов рождающейся системы. Механизмы, которые определяются этими законами, назовём «механизмами сборки».
В результате действия механизмов сборки возникают новые образования, обладающие новыми свойствами. В некоторых случаях эти свойства можно предугадать, опираясь на свойства элементов этих систем и, иногда, некоторые другие соображения, например, т. н. принцип минимума диссипации энергии. Однако так бывает далеко не всегда.
Простейший пример этому - вода. Она обладает аномальной зависимостью плотности от температуры, и это свойство мы не можем вывести из свойств атомов (или молекулярных свойств) водорода и кислорода, которые более или менее известны. Таким примерам нет числа, особенно когда мы переходим в сферу живого вещества и общественных отношений. Феномен жизни, видимо, невозможно свести к физико-химическому взаимодействию составляющих элементов живого организма. Свойства Разума, вероятнее всего, несводимы к свойствам нейронов, из которых состоит мозг. Объяснить поведение толпы свойствами входящих в неё людей - тоже практически невозможно. [11].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Есть основания предположить, что в связи с интенсивным развитием синергетики в науке происходит сейчас не меньшая, а скорее всего даже более глубокая и масштабная по своему характеру революция, чем научная революция, вызванная возникновением на рубеже нашего века теории относительности и квантовой механики.
Итак, синергетика явилась радикально новым способом видения мира. И в то же время она парадоксальным образом возвращает нас к тем идеям, которые имеют тысячелетнюю историю. Синергетика - и в этом ее своеобразие - не только синтезирует фрагменты обыденного и отчасти научного, дисциплинарно разбросанного знания, но даже связывает эпохи - древность с современностью, с новейшими достижениями науки, а также принципиально различные, восточный и западный, способы мышления и мировосприятия. От Востока синергетика воспринимает и развивает далее идею целостности (все во всем) и идею общего закона, единого пути - пути Дао, которому следуют и мир в целом, и человек в нем. А от Запада она берет традиции анализа, опору на эксперимент, их транслируемость (от одной школы в науке к другой, от науки - к обществу в целом) через научные тексты, особый математический аппарат и даже запись на дискете компьютера. Синергетика как мировоззрение несет в себе немалый гуманистический потенциал. Основной пафос синергетики состоит в том, чтобы попытаться описать сначала на качественном уровне посредством некоторых фундаментальных идей и образов, а затем, возможно, и посредством одного и того же математического языка взаимоподобные процессы развития в сложных системах физики, химии, биологии, географии, социологии.
В результате разработки синергетики переосмысливается и место человека в структуре познавательной и практической деятельности. Ученый не представляется более в виде некоего отстраненного от мира оракула-просветителя, который открывает вечные и неизменные законы действительности и на основе этого знания вырабатывает истинное на все времена нормы деятельности.
Познание мира есть, по выражению И. Пригожина, "диалог человека с природой", "искусство воплощать природу" и получать на поставленные вопросы ответы. Синергетика стирает непреодолимые грани между физическими и химическими процессами, с одной стороны, и биологическими - с другой, ибо исследует общие механизмы самоорганизации тех и других. Нелинейные системы ведут себя как живые системы в том смысле, что их реакция на внешние воздействия зависит не только от величины этого воздействия, но и существенным, нелинейным образом от собственных свойств системы.
Синергетика окончательно разбивает миф о жестоко детерминированной и безвременной Вселенной. Понятия "бытие" и "становление" объединяются И. Пригожиным в понятийные рамки "Наш мир - это не молчаливый и однообразный мир часового механизма, покинутый старыми домовыми ... Мы живем в "открытом технологическом и творческом мире". Каково место синергетики в ряду других наук? Синергетика изучает открытые (обменивающиеся веществом и энергией с внешним миром, иными словами, имеющие источники и стоки энергии) нелинейные (описывающиеся нелинейными уравнениями) системы.
Предмет синергетики - механизмы самоорганизации, т.е. механизмы самопроизвольного возникновения, относительно устойчивого существования и саморазрушения макроскопических упорядоченных структур, имеющие место в такого рода системах. Механизмы образования и разрушения структур, механизмы перехода от хаоса к порядку и обратно не зависят от конкретной природы элементов или подсистем. Они присущи и миру природных (живых и неживых), и миру человеческих, социальных процессов. В синергетике к настоящему времени сложилось уже несколько школ или течений. Эти школы окрашены в те тона, которые привносят их сторонники, идущие к осмыслению идей синергетики с позиции своей исходной дисциплинарной области, будь то математика, физика, химия, биология или даже обществознание. В числе этих школ - брюссельская школа лауреата Нобелевской премии И. Пригожина, разрабатывающего теорию диссипативных структур (иное название синергетики).
Интенсивно работает также школа Г. Хакена, профессора Института синергетики и теоретической физики в Штутгарте.
Классические работы, в которых развивается математический аппарат для описания катастрофических синергетических процессов, принадлежит перу советского математика, академика В.И. Арнольда и французского математика Р. Тала.
Школа академика А.А. Самарского и члена-корреспондента АН СССР С.П. Курдюмова выдвинула ряд оригинальных идей для понимания механизмов возникновения и эволюции относительно устойчивых структур в нелинейных средах (системах). Широко известны также работы академика Н.Н. Моисеева, разработавшего идеи глобального эволюционизма в поведении человека и природы.
Такое разнообразие научных школ и идей свидетельствует о том, что синергетика представляет собой скорее парадигму, чем теорию. Под парадигмой в философии науки понимают определенную совокупность общепринятых в научном обществе идей и методов (образцов) научного исследования. Синергетику как новую парадигму можно предельно кратко охарактеризовать всего лишь тремя ключевыми идеями: нелинейность, самоорганизация и открытые системы. Синергетика важна в первую очередь как подход к пониманию развития открытых нелинейных систем, как особый стиль мышления, т.е. своей методологической и эвристической стороной.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Буданов, В.Г. Методология синергетики в пост неклассической науке и в образовании. Изд. 3-е испр. / В.Г. Буданов. - М.: ЛКИ, 2008. - 240 с.
2. Делокаров, К.Х. В поисках новой парадигмы. Синергетика. Философия. Научная рациональность. / К.Х. Делокаров, Ф.Д. Демидов. - М.: РАГС, 1999. - 107 с.
3. Микешина, Л.А. Философия науки. / М.: ИНИОН, 2005. - 182 с.
4. Пригожин, И.Н. Порядок из хаоса. / И.Н. Пригожин, И. Д. Стенгерс. - М.: Прогресс, 2006. - 357 с.
5. Романов, В.Л. Синергетика социальной самоорганизации, управление изменениями. / В.Л. Романов. - М.: РАГС, 2003. - 154 с.
6. Бранский, В. П. Социальная синергетика как постмодернистская философия истории/ В.П. Бранский // Общественные науки и современность. - 1999. - №6. С. 118.
7. Делокаров, К. Х. Системная парадигма современной науки и синергетика / К.Х. Делокаров // Общ.науки и современность. - 2000. - №6. С. 111.
8. Синергетике - 30 лет. Интервью с профессором Германом Хакеном. // Вопросы философии. - 2000. - №3. С. 55.
9. Щербаков, А.С. Самоорганизация материи в неживой природе. Философские аспекты синергетики / А.С. Щербаков. - М.: Изд-во Московского университета. - 1990. С. 102 - 103.
10. НиТ, Препринт. (1997). Синергетика - теория самоорганизации С. П. Курдюмов, Г. В. Малинецкий. Web: http://n-t.ru/tp/in/sts.htm
11. Mail.ru. (2003). Сайт С.П. Курдюмова. Web: http://spkurdyumov.ru/what/koncepciya-samoorganizacii-sinergetikaobshhie-polozheniya/
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Развитие неживой и живой природы. Структура и ее роль в организации живых систем. Современный взгляд на структурную организацию материи. Проблемы самоорганизации, изучаемые в синергетике, законы построения организации и возникновения упорядоченности.
контрольная работа [38,2 K], добавлен 31.01.2010Синергетика – наука о процессах развития и самоорганизации сложных систем произвольной природы. Характеристика структурных принципов бытия и становления (гомеостатичности, иерархичности, незамкнутости, неустойчивости, эмерджентности, наблюдаемости).
реферат [18,8 K], добавлен 14.03.2011Основные свойства эволюционных процессов и их отличие от динамических и статистических процессов и явлений в природе. Современные подходы к анализу сложных самоорганизующихся систем. Особенности синергетики. Экономика с точки зрения синергетики.
курсовая работа [23,1 K], добавлен 01.10.2010Принципы осмысления действительности. Принципы нелинейной термодинамики неравновесных процессов в синергетике. Синергетика как научная теория о самоорганизации в природе и обществе как открытых системах. Катастрофы и бифуркации синергетической системы.
реферат [32,4 K], добавлен 24.06.2010Кибернетика и ее принципы. Самоорганизующиеся системы. Связь кибернетики с процессом самоорганизации. Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований. Отличие синергетики от кибернетики. Структурные компоненты процесса самоорганизации.
реферат [58,1 K], добавлен 09.09.2008Характеристики самоорганизующихся систем. Открытость. Нелинейность. Диссипативность. Системная модель мира. Самоорганизация и эволюция сложных систем, далеких от равновесия. Основы теории самоорганизации систем. Синергетическая картина мира.
реферат [53,9 K], добавлен 18.11.2007Самоорганизующиеся системы как предмет изучения синергетики. Подходы к изучению синергетики, ее диалогичность. Модели самоорганизации в науках о человеке и обществе. Сверхбыстрое развитие процессов в сложных системах. Коэволюция, роль хаоса в эволюции.
курсовая работа [47,0 K], добавлен 30.01.2010Исторические этапы и структура процессов эволюции. Суть теории бифуркации в синергетике. Кризис современной цивилизации и пути выхода. Синергетика как составляющая научной картины мира. Идея самоорганизации системы. Эволюционно-синергетическая концепция.
презентация [23,6 M], добавлен 22.11.2011Синергетика как теория самоорганизующихся систем в современном научном мире. История и логика возникновения синергетического подхода в естествознании. Влияние этого подхода на развитие науки. Методологическая значимость синергетики в современной науке.
реферат [30,9 K], добавлен 27.12.2016Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований и новое миропонимание. Основные этапы развития синергетики: термины, понятия и категориальный аппарат, уровни самоорганизации материи, концепция развития. Диалектика эволюции живой природы.
курсовая работа [42,6 K], добавлен 09.06.2010
