Синергетика

10

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

«Тюменский государственный университет»

синергетика

Реферат:

студентки 131 гр.

Лушниковой А.П.

Проверила:

Яркова Е.Н.

Тюмень, 2006

Введение

Термин «синергетика» и вся область связанных с ним терминологических номинаций находится на пике современной научной моды. Сегодня почти любая публикация непременно содержит «магические» слова синергетика, нелинейность, самоорганизация, хаос, фрактал и т.п., которые становятся своего рода маркёрами принадлежности к современной научной парадигме и паролем избранного научного сообщества.

Мода на синергетику в определённых научных кругах, вероятно, во многом порождается кризисом, в котором находится на рубеже XXI века и наука в целом, и философское познание. Заканчивается эра экстенсивного развития, исчезает возможность вести исследования по всему фронту и воплощать знание в технологиях без каких-либо ограничений. Необходимо сделать выбор, редактировать поле возможностей, накладывать ограничения на технологии, исходя из принимаемых смыслов, ценностей, образа желаемого будущего. При этом появляется острейшая потребность в междисциплинарном диалоге, так как смыслы и ценности, представления о желаемом будущем - предмет гуманитарных дисциплин. Но они во многом зависят от картины мира и технологий, определяемых, прежде всего естественнонаучными исследованиями. Приходит время постнеклассической науки.

Синергетика позиционирует себя как трансдисциплинарная единая теория самоорганизации и сложности. Герман Хакен, который ввёл термин «синергетика» и впервые использовал его в 1969 году на лекциях в университете Штутгарта, так пояснял свои мотивы: «Я выбрал тогда слово «синергетика», потому что за многими дисциплинами в науке были закреплены греческие слова. Я искал такое слово, которое выражало бы совместную деятельность, общую энергию что-то сделать». На вопрос интервьюера о соотношении синергетики с некоторыми другими направлениями в науке, исследующими сложные системы и процессы самоорганизации (теория детерминированного хаоса, исследование фракталов, теория автопоэзиса, теория сложности или так называемая теория самоорганизованной критичности), Хакен заметил: «Когда я предложил слово «синергетика», я добавил к этому ещё следующее пояснение: учение о взаимодействии. Тем самым была очерчена общая направленность этого исследовательского движения, которая сохраняет силу и сегодня, а именно: исследование общих закономерностей, которые действуют в системах, состоящих из отдельных частей… Я полагаю, что все эти новые результаты подпадают под термин «синергетика», ибо с самого начала синергетика понималась как некая направленность исследования, а, разумеется, не как конечный объект» Кузьмина, 2004.

Возникновение синергетики историки науки связывают с возникшим в XX веке движением к интеграции и созданию интертеории, стремящейся рассматривать разнородные объекты как сложные динамические системы, подчиняющиеся единым законам развития.

Язык синергетики формируется немногими ключевыми словами: эволюция, коэволюция, самоорганизация, сложные системы, хаос, нелинейность, нестабильность, открытость, устойчивое развитие, эмерджентность.

Порой синергетика кажется гигантской воронкой, вбирающей задачи, методы, идеи многих различных дисциплин, при этом новое трудно отделить от хорошо забытого старого. Синергетика вырастает на почве предыдущих исторических стилей научного мышления и, будучи соотнесена с наукой как информационной средой, резонансно высвечивает некоторые неявные связи и положения. Можно сказать, что синергетика в её современном, западном, варианте угадала скрытые тенденции развития научного знания, уже созревшие в недрах русской национальной культуры, но ещё не вербализованные в виде единой познавательной модели.

Основная часть

«Сложность» - одно из ключевых слов, специфицирующих синергетические исследования. Наряду с понятиями «самоорганизация», «нелинейность», «открытость» и «хаос», синергетика концентрирует внимание на исследовании сложности. Синергетика есть познание и объяснение сложного, его природы, принципов организации и эволюции.

Согласно классической термодинамике и её II началу, эволюционность мира заключается в процессах упрощения организации, деградации структур и образований, возрастания энтропийных, хаотических элементов. В своём крайнем выражении эти представления доводятся до гипотезы о тепловой смерти Вселенной. Синергетика, в основу которой положена неравновесная термодинамика, изучает главным образом противоположные процессы: путь к сложному, рождение сложного и его нарастание, процессы морфогенеза. Процессы хаотизации и упрощения организации исследуются синергетикой лишь как необходимые эволюционные стадии функционирования сложного и восхождения к более сложному.

Синергетика открывает необычные стороны мира: его нестабильность и режимы с обострением (режимы гиперболического роста, когда характерные величины многократно, вплоть до бесконечности возрастают за конечный промежуток времени), нелинейность и открытость (различные варианты будущего), возрастающую сложность формообразований и способов их объединения в эволюционирующие целостности (законы коэволюции).

Синергетическая концепция хаоса существенно отличается и от интерпретаций этого понятия, которые абсолютизируют хаос (современный деконструктивизм): если развитие есть закономерное чередование порядка и хаоса, то это значит, что хаос обладает, вообще говоря, творческой силой (способностью) рождать новый порядок. При этом 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).

Первый вопрос, который возникает при изучении закономерностей самоорганизации, состоит в том, как она совершается. Богатейший опыт социального развития, например, на протяжении нескольких тысячелетий однозначно свидетельствует в пользу того, что социальная самоорганизация выступает как чередование двух исключающих друг друга процессов - иерархизации и деиерархизации. Иерархизация представляет собой последовательное объединение элементарных диссипативных структур в диссипативные структуры более высокого порядка; деиерархизация - последовательный распад сложных диссипативных структур на более простые. Практически это проявляется, в частности, в периодическом образовании грандиозных империй и их последующем катастрофическом распаде. Однако подобная картина наблюдается не только в сфере политических, но и любых других социальных институтов. В сфере политической жизни этот процесс выглядит более драматически и поэтому привлекает к себе особое внимание.

Более углублённый анализ этих процессов показывает, что они могут протекать в разных направлениях: диссипативные структуры могут объединяться в разной последовательности и по разным правилам, в результате чего могут возникать иерархические системы разного типа. Аналогичная картина наблюдается и в случае деиерархизации: сложная диссипативная структура может распадаться на более простые разными способами, в результате чего в роли элементарных структур также могут выступать диссипативные структуры разного типа.

Тем не менее, спектр направлений, в которых может протекать иерархизация или деиерархизация, отнюдь не произволен: он задаётся природой той системы, которая претерпевает указанную эволюцию, и характером внешней среды. Другими словами, он определяется бифуркацией - разветвлением старого качества на конечное множество вполне определённых потенциально новых качеств. Это так называемая нелинейность первого рода, которая придаёт процессу самоорганизации с самого начала неоднозначный («стохастический») характер.

Картина самоорганизации этим не ограничивается. Цепочка бифуркаций может не только увести самоорганизующуюся систему от исходного состояния, но и вернуть её в это состояние. Для конкретной системы, взаимодействующей с конкретной средой, существует свой аттрактор - предельное состояние, достигнув которого, система уже не может вернуться ни в одно из прежних состояний. В существовании аттракторов легко убедиться, наблюдая как иерархизацию, так и диерархизацию. Процесс иерархизации в условиях взаимодействия с внешней средой не может продолжаться бесконечно: достигнув некоторого предельного состояния («простой аттрактор»), он останавливается. То же самое происходит и с процессом деиерархизации: распад системы заканчивается, достигнув некоторого предельного состояния («странный аттрактор») Бранский, 1999.

Исследование хаотических режимов процессов, протекающих в открытых нелинейных средах, включает в себя ряд интересных постановок проблем. Существуют методы, позволяющие восстановить размеренность аттрактора и его общий вид по экспериментальным данным.

Задача восстановления спектра структур-аттракторов чрезвычайно сложна и пока не решена, но можно проводить поиск одного аттрактора, анализируя последовательность измерений некоторой величины. Эта задача называется задачей реконструкции аттрактора. Оказывается, чтобы исследовать количество параметров порядка у сложной многомерной системы, требуется измерять одну из её характеристик в дискретные момента времени. Поиск числа и характера параметров порядка сложной системы, которые опреледяют поведение всех остальных степеней её свободы, является одним из способов упрощения этой системы, описания сложного достаточно простым и доступным образом Князева, 1997.

Выяснив, как происходит самоорганизация, естественно поставить вопрос: почему она вообще имеет место? Что играет роль той побудительной силы, которая заставляет диссипативные структуры как специфически усложняться, так и специфически упрощаться?

Развитие (эволюция) диссипативной структуры есть рост степени синтеза порядка и хаоса, обусловленный стремлением к максимальной устойчивости. Тем, кто сомневается в революционном вкладе синергетики в философию, следует учесть, что никто из философов прошлого при всей смелости их воображения никогда не приходил к подобной идее Бранский, 1999.

Вообще говоря, синергетические представления о структурах-аттракторах, асимптотиках, целях эволюционных процессов взаимосвязаны с синергетическими принципами построения эволюционного целого из частей, сложных структур из простых. Вопрос «куда идут процессы?» становится параллельно с вопросом, «как строится сложное эволюционное целое?», «каковы законы нелинейного синтеза?».

Возможно, само понятие «цель» и «целое» этимологически связаны. Достижение цели одновременно означает и завершение действия, замыкание круга, восхождение к полноте, совершенству, красоте. Цель достигается тогда, когда оказывается построенным совершенное симметричное целое.

Куда идут эволюционные процессы в открытых нелинейных системах? Они идут к созданию всё более сложных организаций и структур путём интеграции различных, развивающихся в разном темпе структур в эволюционные целостности.

Сложность структуры связана с когерентностью. Под когерентностью мы понимаем согласование темпов жизни структур посредством диффузионных, диссипативных процессов, являющихся макроскопическим проявлением хаоса. Для построения сложной организации необходимо когерентно соединить подструктуры внутри неё, синхронизировать темп их эволюции. В результате объединения структуры попадают в один темпомир, значит, приобретают один и тот же момент обострения, начинают «жить» в одном темпе.

Можно попытаться сформулировать правила нарушения симметрии при соединении разновозрастных структур в целое, указать оптимальную степень связи (пересечения областей локализации) подструктур внутри сложной структуры, топологию их расположения, законы смены режима и другие факторы, обеспечивающие устойчивое совместное развитие в одном темпомире.

Не какие угодно структуры и не как угодно, не при любой степени связи и не на каких угодно стадиях развития могут быть объединены в сложное целое. Существует ограниченный набор способов объединения, способов построения сложного эволюционного целого.

Чтобы возникла единая сложная структура, должна быть определённая степень перекрытия входящих в неё более простых структур. Должна быть соблюдена определённая типология, «архитектура» перекрытия. Должно быть определённое «чувство меры».

Фактором объединения сложных социальных структур является некой аналог хаоса, флуктуаций, диссипации, рынок в обобщённом смысле этого слова. Хаос (т.е. обменные процессы разного рода), таким образом, играет конструктивную роль не только в процессах выбора пути эволюции, но и в процессах построения сложного эволюционного целого. Фигурально выражаясь, хаос выступает в качестве «клея», который связывает части в единое целое.

При создании топологически правильной организации из более простых структур (при определённой степени их взаимодействия и при определённой симметрии архитектуры создаваемой единой структуры) осуществляется выход на новый, более высокий уровень иерархической организации, т.е. делается шаг в направлении к сверхорганизации. Тем самым ускоряется развитие той структуры, которая интегрируется в сложную Князева, 1997.

Встаёт вопрос: в чём смысл роста степени синтеза порядка и хаоса, который наблюдается в процессе развития диссипативных структур? Другими словами, существует ли какой-то конечный итог в таком росте или же такого итога нет? Возникает мысль, что максимальная устойчивость диссипативной структуры может быть достигнута только тогда, когда исчезнет само различие между порядком и хаосом. Взаимопереходы порядка и хаоса в таком случае станут невозможными, и рост степени синтеза порядка и хаоса потеряет смысл. Полный синтез порядка и хаоса, при котором пропадает всякое различие между ними, означает возникновение диссипативной структуры, устойчивой по отношению к любым модификациям внешней среды, другими словами, устойчивой относительно абсолютного хаоса.

Мы видим, что самоорганизация представляет собой балансирование между простыми и странными локальными аттракторами. Возникает гипотеза, что балансирование не лишено определённой тенденции, а именно: оно есть движение к упомянутому глобальному аттрактору.

Эсхатологическая проблема синергетики задаётся вопросом: «Существует ли у социальной истории конец или такого конца может и не быть?» Как известно, все философские концепции всемирной истории разделились на две группы: финалистические (призирающие конечность истории) и инфинитные (отрицающие эту конечность). Но вопрос здесь поставлен некорректно, ибо в такой постановке он исключает возможность однозначного ответа.

У всемирной истории в одном отношении есть конец, а в другом такого конца нет. С одной стороны, должен существовать предел культурного развития человечества, но, с другой стороны, движение к этому пределу должно быть бесконечным. Здесь уместно будет ввести такое понятие как суператтрактор - это некий результат реализации общечеловеческого идеала. И чтобы приблизиться к этому пределу, надо преодолеть существующие социальные противоречия. И хотя преодоление одних противоречий порождает новые, суперотбор (извлечение уроков из преодоления прежних противоречий) порождает тенденцию к минимизации вновь возникающих противоречий. Благодаря этой тенденции появляется возможность сколь угодно приблизиться к суператтрактору, не достигая его за конечный промежуток времени.

Обобщая синергетический подход к решению эсхатологической проблемы, можно сказать следующее. Кажущаяся мистичность суператтрактора обусловлена нелинейностью процесса движения к нему. Нет ничего удивительного в понятии «суператтрактор», если учесть тройной смысл нелинейного характера связи действия с причиной:

а) неоднозначность действия (стохастичность, нелинейность первого рода);

б) диспропорциональность (нелинейность второго рода);

в) реактивность (обратная связь, нелинейность третьего рода).

Специфика социальной самоорганизации состоит, прежде всего, в том, что следует различать эту самоорганизацию на онтологическом, гносеологическом и аксиологическом уровнях. На онтологическом уровне она проявляется в форме дифференциации и интеграции социальных институтов (учреждений); на гносеологическом - в форме дифференциации и интеграции знаний (в частности, концепций); на аксиологическом - в виде дифференциации и интеграции ценностей (в конечном счете, общезначимых желаний и связанных с ними социальных идеалов). Дифференциация и интеграция институтов и знаний были известны давно. В отличие от тех и других закон дифференциации и интеграции социальных идеалов не был осознан, и потому до недавнего времени практически полностью игнорировался.

Заключение

Синергетика развивается в результате синтеза предметного знания, философской рефлексии и математического моделирования. У моделирования многовековой опыт анализа процессов, идущих в разных временных масштабах. Выделение быстрых и медленных переменных давно стало классикой. Развитие синергетики позволило увидеть множество других процессов во времени. Это прообразы, вспомогательные инструменты, используя которые можно описывать различные сущности.

Синергетика открывает необычные стороны мира: его нестабильность и режимы с обострением (режимы гиперболического роста, когда характерные величины многократно, вплоть до бесконечности возрастают за конечный промежуток времени), нелинейность и открытость (различные варианты будущего), возрастающую сложность формообразований и способов их объединения в эволюционирующие целостности (законы коэволюции).

Сегодня внедрение методов синергетики идёт интенсивно во все области исследований. По своей масштабности открытие механизмов самоорганизации систем и закономерностей универсального эволюционизма стало научной революцией, более мощной, чем научные революции начала XX века, связанные со становлением теории относительности и квантовой механики. Синергетика даёт новый образ мира как открытой системы, развивающейся по нелинейным законам, раскрывает двойственную природу хаоса, его созидающее и деструктивное начала.

Синергетическое мышление, развивающее и конкретизирующее методологию системных исследований, открывает новые возможности познания закономерностей исторического процесса и предвидения перспектив его дальнейшего движения.

В настоящий момент модели, построенные синергетикой, наиболее реалистичны, более адекватно описывают особенности развития окружающего мира. Но вовсе не исключено, что в будущем найдутся новые, усовершенные модели и подходы к его описанию.

Литература

1) Басин М.А. Синергетика и методы науки, СПб.: 1998.

2) Бранский В.П. Социальная синергетика как постмодернистская философия истории // Общественные науки и современность, 1999, №6.

3) Игнатова В.А. Естествознание, М.: 2002.

4) КапицаС.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего, М.: 1997.

5) Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Антропный принцип в синергетике // Вопросы философии, 1997, №3.

6) Кузьмина Н.А. Язык синергетики и синергатика языка // Вестник Омского университета, Вып.3, 2004.

7) Малинецкий Г.Г. Пределы синегрегики // Знание - Сила, 2006, №1.