И. Пригожин и Г. Хакен - основные концепции самоорганизации.

Сегодня синергетика- это новое течение в познании человеком природы, общества и самого себя, и того зачем вовсе он существует на этом свете. Новые открытия достигаются путем использования нелинейного мышления и сложения достижений различных наук при конструировании образа мироздания. Синергетический подход подразумевает нелинейное развитие по разветвленному сценарию, когда новый образ человека и общества не является результатом закономерного развития, а является следствием выбора одного из возможных версий развития под влиянием различного рода взаимодействий.

Во второй половине ХХ века в круг развития научного знания вошли такие важнейшие задачи, как исследование сложных и самоорганизующихся систем. Самоорганизация - в самом общем понимании означает самоструктурирование, самодвижение, самодетерминацию природных, естественных систем и процессов. К таким системам стали относить информационные и биологические, социальные, физические и химические среды, головной мозг, психику человека и другие. В это время наступило осознание, что изменение физических представлений о мире вышло за пределы физических наук, перешло на уровень космологических вопросов, что изучение самоорганизации находится на стыке естествознания и философии и необходимо создание определенно новой картины мира. Этот период можно назвать эпохой в развитии естествознания и философии. Таким образом, осмысление самоорганизации стало символом перехода в XXI век.

Объектом исследования синергетики являются сложноорганизованные неравновесные системы, переходящие от хаоса к порядку и обратно. К новому течению междисциплинарных исследований примыкают люди различных сфер научного знания, которые идут к понимаю идей синергетики с точки зрения своей специализации, будь то биология или химия, философия или социология, математика или физика и т.д.

На сегодняшний день на Западе сформировались и активно действуют две школы, которые проводят исследования в области синергетики. Первая это Брюссельская школа. Начало Брюссельской школы положил потомок русских эмигрантов, лауреат Нобелевской премии по химии Илья Романович Пригожин. Основатель второй школы немецкий ученый-физик Г. Хакен, стоящий во главе Института синергетики и теоретической физики в Штутгарте. Впервые термин «синергетика» начал использовать Г. Хакен.

Синергетика возникла на стыке наук физика и химия 70-е гг. XX в., основателем является Г. Хакен. «Синергетика» как термин для обозначения междисциплинарного направления, в котором результаты его исследований по теории лазеров и неравновесным фазовым переходам должны были (и это произошло) предоставить идейное основание для продуктивного взаимосотрудничества исследователей из разнообразных областей знания был введен Г. Хакеном.

Синергетика на данный момент является наиболее общей теорией самоорганизации и изучает закономерности этих явлений во всех типах материальных систем. По словам Г. Хакена, принципы самоорганизации распространяются «от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций».

Основываясь на этом знании, синергетика дает следующее объяснение механизма возникновения порядка из хаоса. До тех пор пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, все ее элементы ведут себя свободно друг от друга и на основание упорядоченных структур неспособны. В какое-то время поведение открытой системы становится неоднозначным. Та точка, в которой обнаруживается неоднозначность процессов, называется точкой бифуркации или точкой разветвления. В точке бифуркации меняется роль внешних для системы воздействий: ничтожно малое влияние приводит к существенным и даже непредсказуемым последствиям. Между системой и средой устанавливается отношение положительной обратной связи, т.е. система оказывать воздействие на окружающую среду таким образом, что развивает условия, способствующие изменениям в ней самой. Т.е. система не разрушается под влияниям среды, меняя условия своего существования.

В своих трудах Г. Хакен разбирает, с одной стороны, физические объекты и системы, обладающие строгим математическим описанием. С другой стороны - рассматривает, в частности, биологические макросистемы, на которые принципы и выводы, полученные для физических систем можно переносить лишь по аналогии. Формулы и диаграммы являются для биологических систем образными метафорами.

Брюссельская школа лауреата Нобелевской премии И.Р. Пригожина формирует термодинамический подход к самоорганизации с точки зрения диссипативных структур, открывающую исторические предпосылки и мировоззренческие основания теории самоорганизации.

В отрытых системах поток энергии может вывести ее из устойчивого состояния - возникает развитие неустойчивостей, а их последующая самоорганизация может привести систему в устойчивое неоднородное состояние. Этим состояниям И. Пригожин дал имя «диссипативные структуры». В пример можно привести автоколебания, возникающие, например, в тонком горизонтальном слое масла при его подогреве снизу (ячейки Бенара) или в лазерах. Другой известный пример - уединенные волны на поверхности воды и в других средах (солитоны).

Термин аттрактора (от лат. attraho притягивающий к себе), фигурирующее в изучении И. Пригожина, применяется им для описания эволюции диссипативных систем; к таким, например, относится движение реального маятника, учитывающее трение. В отличие от идеального маятника (без трения), движение которого бесконечно, колебания реального постепенно прекращаются и маятник останавливается в положении равновесия: это положение и есть аттрактор.

Термодинамика неравновесных процессов совместно с теорией диссипативных структур, развиваемые биофизиком И. Пригожиным, Ю. Климонтовичем и другими используется теперь не только в физике, но и экологии. Есть даже удачные попытки их использования в социологии, языкознании, психологии, педагогике.

Мы проанализировали основные концепции самоорганизации: синергетика (Г. Хакена) и теория диссипативных структур (И. Пригожина). Теория самоорганизации оказывается в самом эпицентре общечеловеческих вопросов мироосмысления, образовывая новое мировидение и философию, позволяет увидеть существенный прогресс в решении обозначенных вопросов в рамках новой парадигмы.

Сама концепция самоорганизации - одно из самых ярких многообещающих направлений в научной жизни этого десятилетия и её теоретико-познавательный статус находятся на этапе становления.

Самоорганизация как научное течение исследований является востребованной обществом. Ее главные концепции дают возможность продуктивно взаимодействовать ученым разных специализаций на языке системного осмысления и поиска новых решений. Обозначенные определения самоорганизации, полученные преемственным образом, могут конструктивно применяться при решении большого количества конкретных задач в разнообразных областях наук. Она может быть использована как основание междисциплинарного синтеза знания, как основание для диалога естественников и гуманитариев, для кросс-дисциплинарной коммуникации, диалога и синтеза науки и искусства, диалога науки и религии, Запада и Востока (западного и восточного миропонимания). Являясь междисциплинарной по своему характеру, самоорганизация позволяет выработать некоторые новые подходы к обучению и образованию, к действенному информационному обеспечению различных слоев общества.

Список используемой литературы:

1) Князева, Е.Н. Основания синергетики: человек, конструирующий себя и свое будущее / Князева, Елена Николаевна, Курдюмов, Сергей Павлович. - Издание 2-е, стереотипное. - М.: КомКнига, 2007. - 231 с.

2) Пригожий И.Р. Переоткрытие времени // Вопр. философии. - 1989. - № 8. -С. 11.

3) Пригожий И., Стингере И. Время, хаос, квант. - М.: Прогресс, 1999. П.

4) Хакен Г. Синергетика. - М.: Прогресс, 1986.

5) Хакен Г. Информация и самоорганизация. – М. 1991

Большинство процессов в природе носит необратимый характер, но долгое время физика изучала только обратимые процессы. В классической механике достаточно было задать систему координат и скорость движущегося тела для того, чтобы определить характер его движения. С помощью математических вычислений, зная начальные условия, можно было определить положение тела в любой момент: в прошлом, в настоящем и в будущем. Время в классической науке не играло никакой роли. Впервые фактор времени ученые учли при описании тепловых процессов в термодинамике. В науку было введено понятие энтропии – меры беспорядка в системе.

Классическая термодинамика сформулировала несколько принципов, которые привели к важным мировоззренческим выводам. Первое начало термодинамики утверждает, что количество теплоты, сообщенное телу, увеличивает его внутреннюю энергию и идет на совершение им работы. Иными словами, любая система обладает внутренней энергией теплового движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия, и при всех превращениях выполняется универсальный закон сохранения энергии. Первое начало термодинамики отвергает возможность создания вечного двигателя.

Второе начало термодинамики утверждает, что невозможно осуществить работу за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, энтропия замкнутой системы постепенно возрастает и достигает максимума в состоянии теплового равновесия. То есть термодинамические процессы необратимы, предоставленная самой себе система стремится к тепловому равновесию, в котором ее температура сравняется с температурой окружающей среды. В системе, достигшей термодинамического равновесия, без внешнего вмешательства невозможны никакие процессы. Второе начало термодинамики часто формулируют так: тепло не может самопроизвольно перейти от холодного тела к горячему. Второе начало термодинамики называют также законом возрастания энтропии.

Распространение второго начала термодинамики на всю Вселенную, которую классическая наука и философия понимали как закрытую систему, привело к созданию теории тепловой смерти , в середине XIX в. ее разработали Уильям Томсон и Рудольф Клаузиус . Согласно этой теории, все процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т.е. к хаосу, энтропия Вселенной увеличивается. Теория тепловой смерти утверждала, что со временем все виды энергии во Вселенной превратятся в тепловую, и она не будет больше изменяться и преобразовываться в другие формы. Состояние теплового равновесия, которое в конце концов неизбежно наступит, будет означать смерть Вселенной, при этом общее количество энергии в мире останется тем же самым. С точки зрения авторов теории тепловой смерти наличие в нашей уже давно существующей Вселенной многообразных форм энергии и движения необъяснимо. Теория тепловой смерти Вселенной подводила ученых к выводу о существовании таинственной силы, которая периодически выводит мир из теплового равновесия. По сути дела, теория Томсона и Клаузиуса вела к представлению о Боге, который вновь и вновь творит Вселенную из хаоса.

Сразу же после создания теории тепловой смерти ученые и философы подвергли ее критике. В частности, появилась флуктуационная теория австрийского физика Людвига Больцмана , согласно которой Вселенная выходит из состояния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуаций. Кроме того, критики теории тепловой смерти Вселенной говорили, что неверно распространять второе начало термодинамики на весь мир, а последний нельзя рассматривать как замкнутую систему с ограниченным числом элементов. Наиболее последовательным опровержением теории тепловой смерти Вселенной в конце XX в. стала синергетическая концепция Ильи Пригожина и Германа Хакена . Однако она появилась не на пустом месте, к ней привели столетние поиски и исследования в физике, химии и биологии.

Первыми против представлений о необратимости процессов в классической термодинамике восстали биологи. Они обратили внимание, что понятия энтропии явно конфликтуют с тем, что происходит в живой природе. Вопреки законам возрастания энтропии эволюция живых систем приводит к их усложнению и повышению организации. Отчетливо противоречие физических и биологических представлений было осознано в конце XIX в. после создания эволюционной теории Чарльза Дарвина.

Конфликт физических и биологических представлений удалось разрешить после того, как наука обратилась к понятию открытой системы. Закрытые системы , которые классическая физика рассматривала как естественные, не обмениваются энергией и веществом с внешним миром, все процессы в них движутся от упорядоченности через равновесие к хаосу. Такие системы стремятся к максимальной неупорядоченности. Основными характеристиками процессов в замкнутых системах являются равновесность и линейность.

Открытые системы , напротив, обмениваются энергией, веществом и информацией с внешним миром, в них при определенных условиях могут появляться новые структуры, которые повышают степень организации всей системы. Основными характеристиками процессов в открытых системах являются неравновесность и нелинейность.

Изучением открытых неравновесных систем как раз и занимается синергетика . Синергетика возникла на стыке физики и химии в 70-е гг. XX в., а затем приобрела статус междисциплинарного подхода. Термин "синергетика" происходит от греческого слова sinergia – "сотрудничество", "содействие". Синергетика, так же как кибернетика, изучает системы с обратной связью, но в отличие от кибернетики, которая рассматривает стабилизацию и динамическое равновесие в самоорганизующихся системах, синергетика исследует возникновение новых структур за счет разрушения старых.

В современной науке синергетика является наиболее общей теорией самоорганизации и изучает закономерности во всех типах материальных систем, она претендует на открытие универсальных механизмов самоорганизации в живой и неживой природе. Как утверждает ее создатель Герман Хакен, принципы самоорганизации распространяются от молекулярной физики до эволюции звезд, от сокращения мышц до вспучивания металлических конструкций.

Исходным принципом синергетической концепции является различие процессов в открытых и закрытых системах. По мнению ее создателей, именно открытые системы, а не закрытые, как считала классическая физика, являются универсальными. Искусственное может быть обратимым, а естественное непременно содержит элементы случайности и необратимости. Система называется самоорганизующейся, если она без специального воздействия извне обретает новую пространственную, временную или иную структуру. Главные свойства открытых самоорганизующихся систем – неустойчивость и нелинейность развития.

Опираясь на это знание, синергетика предлагает следующее объяснение механизма возникновения порядка из хаоса. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, все ее элементы ведут себя независимо друг от друга и на создание упорядоченных структур неспособны. В какой-то момент поведение открытой системы становится неоднозначным. Та точка, в которой проявляется неоднозначность процессов, называется точкой бифуркации (разветвления). В точке бифуркации изменяется роль внешних для системы влияний, ничтожно малое воздействие приводит к значительным и даже непредсказуемым последствиям. Между системой и средой устанавливается отношение положительной обратной связи, т.е. система начинает влиять на окружающую среду таким образом, что сама формирует условия, которые ее изменяют. Таким образом система противостоит разрушительным влияниям среды и меняет условия своего существования.

Под влиянием энергетических взаимодействий с окружающей средой в открытых системах возникают так называемые эффекты согласования и кооперации, когда различные элементы начинают вести себя в унисон друг с другом. Такое согласованное поведение синергетика называет когерентным. Как следствие, происходят процессы упорядочения, возникновения из хаоса новых структур. После возникновения новая структура, в синергетике ее называют диссипативной, включается в дальнейший процесс самоорганизации материи. Диссипативные структуры возникают за счет рассеяния (диссипации) энергии, которую система уже использовала, и получения новой энергии из окружающей среды. Диссипативная структура как бы извлекает порядок из окружающей среды, повышает собственную внутреннюю упорядоченность, увеличивает хаос и беспорядок во внешнем мире.

Таким образом, внешние взаимодействия оказываются фактором внутренней самоорганизации систем, которые, в свою очередь, помогают самоорганизации других систем. То есть взаимодействие системы со средой становится условием ее эволюции. Направление развития системы после прохождения точки бифуркации невозможно предсказать, ведь ключевую роль в развитии играют случайные обстоятельства. "Будущее при нашем подходе, – пишут Илья Пригожин и Изабелла Стенгерс в книге “Порядок из хаоса”, – перестает быть данным; оно не заложено более в настоящем. Это означает конец классического идеала всеведения". Представление об объективности случайных факторов становится фундаментальным принципом современной науки.

Синергетический подход позволяет ответить на вопрос, почему вопреки действию закона энтропии в мире царят порядок и организация. К тому же хаос понимается как особый вид регулярной нерегулярности и более не рассматривается как разрушительное состояние. Хаос созидателен, поскольку развитие и самоорганизация систем происходят через хаотичность и неустойчивость. Синергетика утверждает, что законы самоорганизации действуют во всем мире, на всех уровнях материи, поэтому синергетический подход позволяет преодолеть разрыв между живой и неживой природой и объяснить происхождение жизни через самоорганизацию неорганических систем. Создатель концепции Илья Пригожин считает, что синергетический взгляд на мир меняет наше представление о случайности и необходимости, трансформирует привычное представление о времени и позволяет иначе понять сущность энтропии. Синергетический подход получил признание не только в естествознании, но и в гуманитарных науках. Более того, синергетика постепенно вырастает из статуса междисциплинарного научного исследования и превращается в новую мировоззренческую парадигму.

СИНЕРГЕТИКА

СИНЕРГЕТИКА

(от греч. synergeia - сотрудничество, содействие, соучастие) - междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются общие процессов перехода от хаоса к порядку и обратно (процессов самоорганизации и самопроизвольной дезорганизации) в открытых нелинейных системах физической, химической, биологической, экологической, социальной и др. природы. Термин «С.» был введен в 1969 Г. Хакеном. С. как научное направление близка к ряду др. направлений, таких, как нелинейная , теория сложных адаптивных систем, теория диссипативных структур (И. Пригожин), теория детерминированного хаоса, или фрактальная геометрия (Б. Мандельброт), теория автопоэзиса (X. Матурана и Ф. Варела), теория самоорганизованной критичности (П. Бак), теория нестационарных структур в режимах с обострением (А.А. Самарский, С.П. Курдюмов). Термин «С.» иногда используется как обобщенное научных направлений, в рамках которых исследуются процессы самоорганизации и эволюции, упорядоченного поведения сложных нелинейных систем. С. можно рассматривать как современный этап развития идей кибернетики (Н. Винер, У.Р. Эшби) и системного анализа, в т.ч. построения общей теории систем (Л. фон Берталанфи).
Суть подхода С. заключается в том, что сложноорганизованные системы, состоящие из большого количества элементов, находящихся в сложных взаимодействиях друг с другом и обладающих огромным числом степеней свободы, могут быть описаны небольшим числом существенных типов движения (параметров порядка), а все прочие типы движения оказываются «подчиненными» ( подчинения) и могут быть достаточно точно выражены через параметры порядка. Поэтому сложное систем может быть описано при помощи иерархии упрощенных моделей, включающих небольшое наиболее существенных степеней свободы.
В замкнутых, изолированных и близких к равновесию системах протекающие процессы, согласно второму началу термодинамики, стремятся к тепловому хаосу, т.е. к состоянию с наибольшей энтропией. В открытых системах, находящихся далеко от состояний термодинамического равновесия, могут возникать упорядоченные пространственно-временные структуры, т.е. протекают процессы самоорганизации. Структуры-аттракторы показывают, куда эволюционируют процессы в открытых и нелинейных системах. Для всякой сложной системы, как , существует определенный набор возможных форм организации, дискретный спектр структур-аттракторов эволюции. Критический неустойчивости, когда сложная осуществляет дальнейшего пути эволюции, называют точкой бифуркации. Вблизи этой точки резко возрастает роль незначительных случайных возмущений, или флуктуаций, которые могут приводить к возникновению новой макроскопической структуры. Структуры самоорганизации, обладающие свойством самоподобия, или масштабной инвариантности, называют фрактальными структурами. Будучи междисциплинарным направлением исследований, С. влечет за собой глубокие мировоззренческие следствия. Возникает качественно иная, отличная от классической науки . Формируется новая , изменяется вся концептуальная сетка мышления. Происходит переход от категорий бытия к со-бытию, событию; от существования к становлению, сосуществованию в сложных эволюционирующих структурах старого и нового; от представлений о стабильности и устойчивом развитии к представлениям о нестабильности и метастабильности, оберегаемом и самоподдерживаемом развитии (sustainable development); от образов порядка к образам хаоса, генерирующего новые упорядоченные структуры; от самоподдерживающихся систем к быстрой эволюции через нелинейную положительную обратную ; от эволюции к коэволюции, взаимосвязанной эволюции сложных систем; от независимости и обособленности к связности, когерентности автономного; от размерности к соразмерности, фрактальному самоподобию образований и структур мира. В новой синергетической картине мира акцент падает на , коэволюцию, кооперативность элементов мира, нелинейность и (различные варианты будущего), возрастающую сложность формообразований и их объединений в эволюционирующие целостности. С. придает новый обсуждению традиционных филос. проблем случайности и детерминизма, хаоса и порядка, открытости и цели эволюции, потенциального (непроявленного) и актуального (проявленного), части и целого.

Философия: Энциклопедический словарь. - М.: Гардарики . Под редакцией А.А. Ивина . 2004 .

СИНЕРГЕТИКА

СИНЕРГЕТИКА - междисциплинарное направление научных исследований, возникшее в начале 70-х гг. и ставящее в качестве своей основной задачи общих закономерностей и принципов, лежащих в основе процессов самоорганизации в системах самой разной природы: физических, химических, биологических, технических, экономических, социальных. Под самоорганизацией в синергетике понимаются процессы возникновения макроскопически упорядоченных пространственно-временных структур в сложных нелинейных системах, находящихся в далеких от равновесия состояниях, вблизи особых критических точек - точек бифуркации, в окрестности которых поведение системы становится неустойчивым. Последнее означает, что в этих точках система под воздействием самых незначительных воздействий, или флуктуации, может резко изменить свое . Этот переход часто характеризуют как возникновение порядка из хаоса. Одновременно происходит переосмысление концепции хаоса, вводится динамического (или детерминированного) хаоса как некой сверхсложной упорядоченности, существующей неявно, потенциально, и могущей проявиться в огромном многообразии упорядоченных структур.

Синергетика предполагает качественно иную картину мира не только по сравнению с той, которая лежала в основании классической науки, но и той, которую принято называть квантово-релятивистской картиной неклассического естествознания первой половины 20 в. Происходит отказ от образа мира как построенного из элементарных частиц - кирпичиков материи - в пользу картины мира как совокупности нелинейных процессов. Синергетика внутренне плюралистична, как плюралистичен тот интегральный мира, который ею предполагается. Она включает в себя многообразие подходов, формулировок. Наиболее известный из них теория диссипативных структур, связанная с именем И. Пригожина, и немецкого физика Г Хакена, от которой идет само название “синергетика”. В формулировке Пригожина становление синергетики рассматривается в общем контексте начавшегося во второй половине 20 в. процесса фундаментального пересмотра взглядов на науку и научную . Суй” этого процесса состоит в “возрождении времени” в современном естествознании и начале “нового диалога человека с природой”.

Лит.: Хакен Г. Синергетика. М., 1980; Пригожий И, От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках. М., 1985; Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый человека с природой. М., 1986; АршичовВ. И. Синергетика как постнеклассической науки. М-, 1999; Haken H. Principles of Brain Functioning. Cinergetic Approuch to Brain Activity, Behavior and Cognition. В., 1996.

В. И. Аршинов

Новая философская энциклопедия: В 4 тт. М.: Мысль . Под редакцией В. С. Стёпина . 2001 .

Смотреть что такое "СИНЕРГЕТИКА" в других словарях:

Область науч. исследований, целью к рых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоч. временных и пространств. структур в сложных неравновесных системах разл. природы (физ., хим., биол.,… … Физическая энциклопедия

синергетика - СИНЕРГЕТИКА (от греч. cruv Epyia сотрудничество, содействие, соучастие) междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются общие закономерности процессов перехода от хаоса к порядку и обратно (процессов… … Энциклопедия эпистемологии и философии науки

Синергетика - (гр. sinergeia – көмектесу, келісіп қимылдау, біріккен іс – әрекет) – ашық типтегі сызықтық емес кері байланыстары бар жүйелердің эволюциясы мен өзін өзі ұйымдастыруын зерттейтін ғылым (қазіргі ғылымның бағыты). Оның қалыптасуына И. Пригожин, Г.… … Философиялық терминдердің сөздігі

- (совместная деятельность) наука о процессах самоорганизации в природе и об ве. Предметом С. являются механизмы спонтанного образования и сохранения сложных систем, особенно находящихся в отношении устойчивого неравновесия со… … Энциклопедия культурологии

Современная теория самоорганизации, новое мировидение, связываемое с иследованием феноменов самоорганизации, нелинейности, неравесновесности, глобальной эволюции, изучением процессов становления «порядка через хаос» (Пригожин), бифуркационных… … Новейший философский словарь

- (от греч. synergetikos совместный согласованно действующий), научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологической, физико химической и др.) благодаря интенсивному… … Большой Энциклопедический словарь

- [Словарь иностранных слов русского языка

Сущ., кол во синонимов: 1 синергизм (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

- (от греч. synergia сотрудничество, содействие) англ. synergetics; нем. Synergetik. Междисциплинарное направление научных исследований, задачей к рого является познание принципов самоорганизации различных систем. С. предполагает картину мира,… … Энциклопедия социологии

СИНЕРГЕТИКА – междисциплинарное направление научных исследований, возникшее в начале 70-х гг. и ставящее в качестве своей основной задачи познание общих закономерностей и принципов, лежащих в основе процессов самоорганизации в системах самой разной природы: физических, химических, биологических, технических, экономических, социальных. Под самоорганизацией в синергетике понимаются процессы возникновения макроскопически упорядоченных пространственно-временных структур в сложных нелинейных системах, находящихся в далеких от равновесия состояниях, вблизи особых критических точек – точек бифуркации, в окрестности которых поведение системы становится неустойчивым. Последнее означает, что в этих точках система под воздействием самых незначительных воздействий, или флуктуаций, может резко изменить свое состояние. Этот переход часто характеризуют как возникновение порядка из хаоса. Одновременно происходит переосмысление концепции хаоса, вводится понятие динамического (или детерминированного) хаоса как некой сверхсложной упорядоченности, существующей неявно, потенциально, и могущей проявиться в огромном многообразии упорядоченных структур.

Синергетика предполагает качественно иную картину мира не только по сравнению с той, которая лежала в основании классической науки, но и той, которую принято называть квантово-релятивистской картиной неклассического естествознания первой половины 20 в. Происходит отказ от образа мира как построенного из элементарных частиц – кирпичиков материи – в пользу картины мира как совокупности нелинейных процессов. Синергетика внутренне плюралистична, как плюралистичен тот интегральный образ мира, который ею предполагается. Она включает в себя многообразие подходов, формулировок. Наиболее известный из них теория диссипативных структур, связанная с именем И.Пригожина, и концепция немецкого физика Г.Хакена, от которой идет само название «синергетика». В формулировке Пригожина становление синергетики рассматривается в общем контексте начавшегося во второй половине 20 в. процесса фундаментального пересмотра взглядов на науку и научную рациональность. Суть этого процесса состоит в «возрождении времени» в современном естествознании и начале «нового диалога человека с природой».

Литература:

1. Хакен Г. Синергетика. М., 1980;

2. Пригожин И. От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках. М., 1985;

3. Пригожин И. , Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М., 1986;

4. Аршинов В.И. Синергетика как феномен постнеклассической науки. М., 1999;

5. Haken H. Principles of Brain Functioning. Cinergetic Approuch to Brain Activity, Behavior and Cognition. B., 1996.

Органы, сложные многоклеточные организмы, люди, сообщества людей).

Стремится показать, как из хаоса возникают многообразные формы сложноорганизованной физической реальности. Тем самым перебрасывается как бы мостик между физикой и биологией.

Биологическая теория говорила о созидании в процессе эволюции все более сложных и упорядоченных живых систем, а термодинамика — о разрушении. Эти коллизии между физикой и биологией требовали своего разрешения.

Современные концепции самоорганизации позволяют устранить традиционный парадигмальный разрыв между эволюционной биологией и физикой.

Синергетика призвана решить задачу, как из хаоса возникает порядок. Ведь суть всякой организации состоит в упорядоченности элементов системы.

В процессе порождения хаосом упорядоченных организованных систем обязательно появятся качественные переходы, т.е. возникнут такие ситуации, когда непрерывность прерывается, а качественная определенность процесса преобразуется. В синергетике для обозначения такого скачкообразного преобразования вводится название бифуркация . В процессе движения от хаоса к порядку, который представляет собой процесс преобразования качественной определенности, спонтанно возникает неопределенность, порождаемая бифуркациями.

Характер направленности самоорганизации связан с АТТРАКТОРОМ — некоторое определенное состояние, к которому стремится эволюция системы.

Аттрактор обоснован законами природы. Он неидеален. Аттракторов множество. Можно говорить только о вероятности определенного аттрактора.

Исходя из реального состоянии системы в данный момент времени мы можем определить основной аттрактор, в большинстве случаев мы не можем точно определить какой из аттракторов будет реализован.

Каждый прогноз носит вероятностный характер.

Проблему неопределенности синергетика поставила на иную основу. Появился «странный аттрактор» . Он описывает поведение системы, в каком-то смысле аналогичное поведению живых организмов.

Странный аттрактор позволил сделать вывод, что система способна к непредсказуемому изменению.

Флуктуация — случайное отклонение физических величин от их средних значений.

Синергетика перебросила двойной мостик от мира неорганического к живым системам:

1. Она выявила аналогию структур функционирования физико-химических и биологических систем.

2. Показала необходимость эволюции неорганических систем в направлении к органическим.

Благодаря математической форме используемых моделей синергетика открыла новые перспективы использования знания, полученного при исследовании физико-химических систем, для изучения органических и социальных систем.

Понятие хаоса играло немаловажную роль на протяже-нии всей истории развития человеческой мысли. С хаосом связывались представления о гибельном беспорядке, о не-различимой пучине, зияющей бездне. Собственно, такое представление является наиболее распространенным и в обыденной жизни.

Тем не менее, идея первичного хаоса, из которого потом все родилось, также достаточно распрост-ранена в древних мифах, в восточной философии, в учени-ях древних греков. Начиная с 70-х годов нашего века бурно развивается направление, называемое «синергетикой», в фокусе внимания которого оказывают-ся сложные системы с самоорганизующимися процессами, системы, в которых эволюция протекает от хаоса к поряд-ку, от симметрии ко все возрастающей сложности.

Синергетика в переводе с греческого языка означает «содружество, коллективное поведение». Термин этот впер-вые был введен Хакеном. Как новационное направление в науке, синергетика возникла, в первую очередь, благодаря выдающимся достижениям И. Пригожина в области не-равновесной термодинамики. Им было показано, что в не-равновесных открытых системах возможны эффекты, при-водящие не к возрастанию энтропии и стремлению термодинамических систем к состоянию равновесного хаоса, а к «самопроизвольному» возникновению упорядоченных структур, к рождению порядка из хаоса.

Процессы, протекающие в различных явлениях приро-ды, следует разделять на два класса. К первому классу от-носятся процессы, протекающие в замкнутых системах. Они развиваются в направлении возрастания энтропии и приводят к установлению равновесного состояния в систе-мах. Ко второму классу относятся процессы, протекающие в открытых системах. В соответствующие моменты — мо-менты неустойчивости — в них могут возникать малые возмущения, флуктуации, способные разрастаться в макро-структуры.

Таким образом, хаос и случайности в нем мо-гут выступать в качестве активного начала, приводящего к развитию новых самоорганизаций. Таким образом, флуктуационная гипотеза Больцмана на современном витке раз-вития науки получает в некотором смысле «оправдание» и «право на жизнь». Одним из важнейших результатов, полученных Пригожиным , его школой и последователями, является новый подход к анализу сложных явлений. Во-первых, самоорганизация в сложных системах свиде-тельствует о невозможности установления жесткого конт-роля за системой. То есть самоорганизующейся системе нельзя навязать путь развития.

Управление такой систе-мой может рассматриваться лишь как способствование соб-ственным тенденциям развития системы, с учетом прису-щих ей элементов саморегуляции. Во-вторых, для самоор-ганизующихся систем существует несколько различных путей развития. В равновесном или слаборавновесном со-стоянии в системе существует только одно стационарное состояние, которое зависит от некоторых управляющих параметров. Изменение этих управляющих параметров будет уводить систему из равновесного состояния. В кон-це концов, вдали от равновесия система достигает некото-рой критической точки, называемой точкой бифуркации.

Начиная с этого момента на дальнейший ход эволюции системы могут оказывать воздействия даже ничтожно ма-лые флуктуации, которые в равновесом состоянии системы попросту неразличимы. Поэтому невозможно точно пред-сказать, какой путь эволюции выберет система за порогом бифуркации. В параграфе 6 главы 7 этой книги будет рассмотрен сценарий эволюций Вселенной через призму синер-гетики.

Следует отметить высокий темп идей и открытий при описании синергетических явлений во всех отраслях науки. Важное значение синергетики состоит в том, что она указывает границы применимости II начала термодинами-ки и, более того, делает его элементом более широкой тео-рии необратимых процессов, в которой предполагается ес-тественное описание с единой точки зрения обоих классов явлений природы.

Синергетика - наука о самоорганизации простых систем, о превращении хаоса в порядок. Возникшие сложные упорядоченные системы попадают под действие конкуренции и отбора. Как утверждает Хакен, это приводит в определенном смысле к обобщенному дарвинизму, действие которого распространяется не только на органический, но и на неорганический мир.

Объект изучения синергетики, независимо от его природы, должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Система должна быть открытой, т. е. обмениваться веществом и энергией с окружающей средой;

2. Система должна быть достаточно далеко от точки термодинамического равновесия, т. е. в состоянии, близком к потере устойчивости;

3. Обладать достаточным количеством элементов, взаимодействующих между собой;

4. Иметь положительную обратную связь, при котором изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что приводит к возникновению нового порядка и структуры;

5. Сопровождаться нарушением симметрии, т. к. изменения приводят к разрушению старых и образованию новых структур;

6. Скачкообразно выходить из критического состояния при переходе на более высокий уровень упорядоченности. Скачок - это крайне нелинейный процесс, при котором малые изменения параметров системы вызывают очень сильные изменения ее состояния и переход в новое качество.

Примеры синергетики существуют во всех естественных науках:

- лазер , создающий высокоорганизованное оптическое излучение;

- эффект Бенара - при нагревании силиконового масла на его поверхности возникает динамическая упорядоченная структура, напоминающая кристалл в виде сеточки с ячейками гексагональной формы.

- реакция Белоусова-Жаботинского - это автоколебательные процессы при окислении-восстановлении солей церия: Се 3+ « Се 4+ . На стадии окисления жидкость становится красной, при восстановлении - синей. Окраска раствора постоянно периодически изменяется.

В биологии к числу синергетических явлений относятся мышечные сокращения, электрические колебания в коре головного мозга и т. д.

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.

Стартовой точкой для всех исследований в области синергетики является адекватное описание состояния системы на разных уровнях.

Важно иметь в виду, однако, что описание таких состояний системы на различных уровнях может относиться к совершенно разным количествам объектов, а также к абстрактным понятиям, например, к мнению или поведению людей или целых социальных групп. Описание поведения системы на различных уровнях может быть выполнено с помощью так называемого вектора состоянии.

Следующее понятие, используемое в синергетике - управляющий параметр (императив, доминанта, идея, миссия, философема, постулат), который может быть представлен как одиночным, так и несколькими управляющими параметрами. Их количество фиксировано и налагается на систему извне - управляющие параметры не меняются по мере изменения системы.

Синергетика фокусирует свое внимание на тех ситуациях, в которых поведение системы изменяется качественно при изменении управляющих параметров.

Если структура сохраняется при изменении условий среды, т. е. управляющих параметров, то эта структура называется устойчивой или структурно устойчивой. Но если структура изменяется, мы говорим об относительной неустойчивости. Как было сказано прежде, синергетика фокусирует свое внимание на качественных изменениями тех случаях неустойчивости, которые вызваны изменением параметров управления. В условиях нового управляющего параметра система сама создает специфические структуры, что и называется самоорганизацией.

Во многих случаях поведение системы, близкое к таким точкам неустойчивости, может зависеть от поведения очень немногих переменных, можно даже сказать, что поведение отдельных частей системы просто определяется этими немногими факторами. Эти факторы называются параметрами порядка, и здесь нужно избегать представления о том, что эти параметры заботятся только о порядке; они могут также представлять или управлять беспорядочные, хаотические состояния или управлять ими.

Параметры порядка играют доминирующую роль в концепции синергетики. Они “подчиняют” отдельные части, т. е. определяют поведение этих частей. Связь между параметрами порядка и отдельными частями системы называется принципом подчинения. С определением параметров порядка поведение системы можно считать описанным. Отпадает необходимость описания поведения системы посредством описания отдельных ее частей, нам нужно иметь дело или описывать поведение только параметров порядка. Другими словами, мы получаем здесь огромное информационное сжатие. Такое информационное сжатие, между прочим, типично для любого языка.

Отдельные части в свою очередь сами генерируют параметр порядка своим коллективным поведением. Это называется круговая причинная связь. В технических системах такая круговая причинная связь известна как обратная связь.

Однако, в отличие от технических систем, в которых параметр порядка фиксирован с самого начала (инженером), например, в форме устройства управления, в синергетических системах параметры порядка создаются отдельными частями системы.

Систематическое представление дает представление о поведении параметров порядка, поскольку от них исходят типичные виды поведения систем. Понятие информационного сжатия, упомянутое выше, исходит из принципа подчинения и дает огромное преимущество для описания поведения сложной системы в относительно простых условиях.

Существует фундаментальное различие между поведением параметров порядка и подчиненных частей с течением времени. Параметры порядка реагируют на возмущения извне медленно, а части - быстро. Можно было бы даже сказать: параметры порядка живут дольше, части же живут меньше (в своей поведенческой динамике).