Что является источником развития согласно теории синергетики
Основные принципы синергетики
Оглавление
Введение
1. Терминология
2. Предмет синергетики
3. Основные понятия
4. Ключевые положения синергетики по Герману Хакену
5. Философия синергетики
6. Школы синергетики
7. Заслуги синергетики и её заблуждения
8. Приложения синергетики
9. Синергетика естественнонаучных систем
Введение
Определение термина «синергетика», близкое к современному пониманию, ввёл немецкий физик-теоретик Герман Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика». Синергетика возникла в конце XX столетия и в настоящее время стала весьма популярной наукой. Её принципы и понятия проникли в научные направления широкого спектра: в биологию и физику, в историю и экономику [1]. Становление синергетической парадигмы в современном естествознании по всем критериям может быть оценено как становление новой картины мира. В настоящее время уже предприняты попытки создания универсальной концептуальной модели мирового процесса самоорганизации.
Одно из открытий, сыгравшее большую роль в создании синергетики, сделал в 1900 году французский физик Анри Бенар. Он нагревал снизу жидкое масло. Нижние слои, более горячие, поднимались вверх. Однако вязкость масла создавала им препятствие, и при небольшой разности температур верхнего и нижнего слоёв теплообмен обеспечивала только теплопроводность. Но когда различие температур достигло критического значения, появился конвективный поток. Он имел вид ячеек, напоминающих пчелиные соты, внутри которых жидкость стремилась вверх, а по краям опускалась вниз. Тьма молекул вела себя согласованно!
2. Предмет и методы синергетики
Область исследований синергетики чётко не определена и вряд ли может быть ограничена, так как её интересы распространяются на все отрасли естествознания. Общим признаком является рассмотрение динамики любых необратимых процессов и возникновения принципиальных новаций.
Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей теоретической физики: нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, дифференциальной топологии, неравновесной статистической физики.
3. Основные понятия
• Равновесные и неравновесные процессы
В равновесном состоянии для системы возможен лишь один вариант развития, предполагающий, что состояние системы в момент времени Tn обусловлено её состоянием в момент времени Tn-1 и, в свою очередь, обусловливает состояние Tn+1
Если равновесие системы нарушено, переход системы из состояния, соответствующего моменту Tn, в состояние, соответствующее Tn+1, рассматривается уже не как результат однозначной причинно-следственной связи, а как итог пересечения различных тенденций, которые зависят от исходного состояния системы и от случайных факторов и флуктуаций. В рамках анализа неравновесных систем именно случайные флуктуации оказываются одним из решающих факторов развития [4].
• Точка бифуркации. Момент достижения порога устойчивости называется точкой бифуркации (англ. fork – вилка). Это означает, что система может иметь несколько устойчивых стационарных состояний. В точке бифуркации происходит резкая смена характера процесса, смена пространственно-временной организации системы, её качественное изменение.
Точка бифуркации выступает одновременно и в качестве точки максимальной чувствительности системы как ко внешним, так и ко внутренним импульсам. Вблизи бифуркационной точки сильно неравновесная система оказывается особо чувствительной и к незначительным флуктуациям того или иного параметра процесса.
• Усиления флуктуации. В случае неравновесных процессов имеет место феномен так называемого «усиления флуктуации». В российской школе синергетических исследований данный феномен получает название «разрастания малого». Полёт мухи в Кембридже может привести к общему изменению климата в Индии. Синергетика постулирует фундаментальный статус в этом процессе феномена случайности: макроскопическое управление не в состоянии предсказать, по какой траектории пойдёт эволюция системы. Не помогает и обращение к микроскопическому описанию. Перед нами – случайные явления, аналогичные бросанию игральной кости».
• Аттрактор. Среди возможных ветвей эволюции системы далеко не все являются вероятными, у неё есть «влечения» по отношению к некоторым состояниям – аттракторам. Аттрактор определяется как состояние, к которому тяготеет система. Это устойчивый фокус, к которому сходятся все траектории динамики систем – своего рода «стабильное состояние порядка».
• Порядок и беспорядок оказываются тесно связанными – один включает в себя другой. Сегодня мы знаем, что увеличение энтропии не сводится к увеличению беспорядка, ибо порядок и беспорядок возникают и существуют одновременно.
• Двойственная природа хаоса. «В процессах самоорганизации открытых нелинейных систем явным образом обнаруживается … двойственная природа хаоса. Он то конструктивен, то разрушителен. Хаос выступает как двуликий Янус». Порядок возникает благодаря хаосу и из него, хаос лежит в основе выхода на одну из тенденций самоструктурирования сложной системы.
4. Ключевые положения синергетики по Герману Хакену
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 идёт об открытых системах, далёких 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.
8. Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры.
9. Структуры могут быть упорядоченными или хаотическими.
10. Во многих случаях возможна математизация.
6. Школы синергетики
Существуют несколько школ, в рамках которых развивается синергетический подход.
1. Школа нелинейной оптики, квантовой механики и статистической физики Германа Хакена, с 1960 года профессора Института теоретической физики в Штутгарте. В 1973 году он объединил большую группу учёных вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет 69 томов с широким спектром теоретических, прикладных и научно-популярных работ, основанных на методологии синергетики: от физики твёрдого тела и лазерной техники и до биофизики и проблем искусственного интеллекта.
2. Физико-химическая и математико-физическая Брюссельская школа Ильи Пригожина, в русле которой формулировались первые теоремы (1947 г.), разрабатывалась математическая теория поведения диссипативных структур (термин Пригожина), раскрывались исторические предпосылки и провозглашались мировоззренческие основания теории самоорганизации, как парадигмы универсального эволюционизма. Эта школа, основные представители которой работают теперь в США, не пользуется термином «синергетика», а предпочитает называть разработанную ими методологию «теорией диссипативных структур» или просто «неравновесной термодинамикой», подчёркивая преемственность своей школы пионерским работам Ларса Онзагера в области необратимых химических реакций (1931 г.).
7. Заслуги синергетики и её заблуждения
Главной заслугой синергетики является открытие ею процессов самоорганизации. Безусловно, это шаг вперёд в нашем познании мира. В дальнейшем синергетика была распространена практически на все уровни иерархии Вселенной. Вместе с тем анализ показывает, что самоорганизация – это не кооперация под воздействием случайных факторов в состоянии неустойчивости, а процессы, причины которых заложены в природе. Эти процессы происходят на всех уровнях иерархии Вселенной и обеспечиваются всеми действующими в ней законами и силами.
Одно из заблуждений многих синергетиков – случайность играет главенствующую роль в эволюционном процессе. На самом же деле, от бифуркации до очередной бифуркации главенствует детерминистическое описание», а путь аттрактора предопределён.
8. Приложения синергетики
• Теория динамического хаоса исследует сверхсложную, скрытую упорядоченность поведения наблюдаемой системы (напр. явление турбулентности);
• Теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным.
• Теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость.
• Лингвистическая синергетика и прогностика.
• Семантическая синергетика.
К социальным наукам синергетический подход, в целом, неправомерен.
9. Синергетика естественнонаучных систем
Виды открытых нелинейных систем разных уровней организации: динамически стабильные, адаптивные, эволюционирующие системы.
1. Необходимые условия развития систем: неравновесность, открытость.
2. Свойства систем в неравновесном состоянии:
— системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии;
— независимое поведение элементов трансформируется в корпоративное поведение.
— идёт процесс накопление флуктуаций;
— начинают действовать бифуркационные механизмы.
3. Характерные признаки развивающихся систем:
спонтанное образование новых микроскопических образований, изменения на макроскопическом уровне, возникновение новых свойств системы, преобладание на определённом этапе ПОС над ООС, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы.
4. Объединение нелинейных динамических систем есть система другой организацией или иного уровня.
5. Математическое описание развивающихся систем. При переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все развивающиеся системы могут быть описаны одним и тем же обобщённым математическим аппаратом синергетики.
Что такое синергетика — простыми словами
Синергетика — это область знания, которая изучает, как сочетаются и объединяются объекты друг с другом
Синергетика — относительно новое направление в науке, она возникла в 70-е гг. ХХ века и в принципе, синергетика — это область знания, которая изучает, как сочетаются и объединяются объекты друг с другом. В природе существуют принципы, пока еще мало изученные, соответствия и подобия объектов друг другу.
Какие-то объекты подходят друг другу и образуют цепочки, системы и т.д., а другие нет. Соответственно, у определенных объектов, например, у людей, есть определенные правила сочетания, по которым люди сочетаются и создают системы.
И если в эту систему мы можем еще одного человека добавить или несколько миллионов, то эта система станет больше, в ней проявятся новые иерархии, законы и т.д., а если мы добавим в нее 100 миллионов человек, то она развалится.
Синергетика изучает, как и по каким принципам, правилам и законам сочетаются люди друг с другом начиная с сочетания двух людей, которые могут стать друзьями или создать семью и заканчивая сочетанием больших обществ, из которых можно построить государство или создать союзы государств, чтобы они не развалились.
О чем говорит синергетика?
Область знания, которая изучает как сочетаются объекты, называется — синергетика. Синергетика говорит о том, что те системы, которые существуют в обществе, это не самый высокий уровень систем, которые могут существовать.
Если правильно понять сочетания людей и обществ друг с другом, понять, как правильно сочетаться и объединяться, то можно слиться, в единое человечество.
И у людей не будет проблем с тем, чтобы сосуществовать в таком едином человечестве, при условии, что мы найдем принципы объединения людей, которые подходят всем людям. Это важно еще с точки зрения того, что в какой-то момент, любое локальное сочетание людей, такое как государство или союз из нескольких государств, подходит к границе своего развития и дальше расти не может.
И тогда возникает опасная ситуация развала этой системы или еще более опасная в условиях глобализации — война. Синергетический подход к решению системных проблем состоит в том, чтобы рассматривать проблемы комплексно, чтобы проблемы и решение в одной области, не приводили к катастрофе в другой.
Применительно к политике
Применительно к политике, синергетика приводит к выводу, что все мы — пассажиры одной конечной планеты — космического корабля Земля, как сказал Ричард Фуллер.
Фуллер был американским философом и математиком, который собственно создал термин «синергетика» в 1927 году, в рамках своих исследований в области классической механики. А затем, этот термин распространился на более широкий круг природных явлений и общественных систем.
Фуллер считал, что совокупность отдельных, конкурирующих друг с другом частей системы, называемых нациями, рано или поздно приводит к уничтожению друг друга. Синергетика, по Фуллеру, должна упорядочить мир в доброжелательный мир, и как это сделать — на эти вопросы должна ответить синергетика, следовательно, это также основа для оптимистического вывода о потенциальном будущем человека.
В сознании каждого человека заложена формула, согласно которой мы можем сочетаться с определенными людьми и группами людей, и с ними мы можем построить союз, государство. Однако, в мире существуют миллиарды людей, с которыми мы сочетаться не можем или не знаем, по каким принципам это делать.
И когда эти группы людей сталкиваются друг с другом в глобальном мире, это создает проблемную ситуацию, а это всегда болезненный процесс. Чтобы человечество не разрушило друг друга, нужно повернуть людей друг к другу, т.е. объединить, иначе общее состояние человечества будет ухудшаться с каждым годом.
Как объединить людей?
С одной стороны, кажется, что невозможно объединить людей и группы людей друг с другом, наш мир слишком противоречивый, чтобы придти хотя бы к компромиссу.
С другой — современный кризис всей системы общественных отношений, глобальный недостаток ресурсов, проблемы, которые невозможно решить в одиночку, каким бы экономически и технологически сильным не было государство — все это не оставляет шансов на то, что люди не начнут сближение друг с другом.
Проблема в том, что каждый человек видит себя отдельным индивидуумом, а не частью системы. Соответственно, изменение структуры человечества, как системы, возможно, только если показать людям, что они получат от объединения — реальный шанс изменить к лучшему жизнь отдельного человека и человечества в целом.
Понимание человечества как единого целого является центральным принципом синергетики. Синергетические модели ставят важные вопросы, такие как: Как мы понимаем объединение? Какова наша роль как личности, составляющей большую систему? Как разрешить конфликт между индивидуумом и коллективом? Каковы границы системы, к которой мы принадлежим?
По мере того, как мы углубляемся в понимание этих вопросов, мы увеличиваем нашу способность воспринимать человечество как единое целое, а по мере смены парадигмы восприятия, мы обнаружим, что объединение — фундаментальный принцип природы, существующий на всех уровнях природы.
Мы все — единое целое
Фуллер часто говорил о своей жизни и достижениях как о том, чего может достичь обычный, средний, здоровый человек, сосредоточив свое внимание и энергию на улучшении человечества и понимании человечества, как единого целого. Эта тема, над которой годами размышляют ученые, изучающие синергетику.
Многие из них, как и Фуллер в конце концов пришли к выводу, что бесполезно пытаться решать любые глобальные, даже локальные проблемы в рамках политики, экономики, денег. Мы должны осознать, что необходимо освободить человечество от этих ложных фиксаций, которые, кажутся, только и связывают людей друг с другом, а на самом деле, ведут человечество к кризису и катастрофе.
Мировое сообщество как система, построено на взаимодействии многих систем и если рухнет одна, рухнут и все остальные. Такие системы называются «сложные системы» и состоят из единого комплекса систем. Так было не всегда.
До распада советского блока, локальные проблемы, такие как например, коронавирус, не распространялись по цепочки связей на всё человечество и если одна система погибала вообще, то другие части мирового общества этого почти не чувствовали, а непосредственные соседи могли извлечь из этого пользу.
С конца 80-х гг. мир вошел в этап закрытой интегральности, когда все страны мира связаны со всеми и любая проблема, в любой части мира ухудшает шансы на выживание всей системы. Мы живем в сложном и многосвязном мире. Любая проблема, способна запустить необратимые разрушительные процессы в мире.
Международная политика как она есть (сегодня) – это дико конкурентная, дико жестокая, дико несправедливая и эгоистическая политика. Каждый сам за себя, никому нет дела до других. В такой ситуации, любые действия любого государства ухудшают положение в мире, поскольку, никто ни с кем практически не считается.
Но мы продолжаем предполагать, что будет лучше если мы сделаем так и так. Человек всё время ищет выход, но не там, не в той плоскости и фактически отдаляется от решения и получает отрицательную реакцию.
Потому, что решать нужно не финансовые, экономические и т.д. проблемы, а использовать проблемы в экономике, финансах и т.д. для решения всего одной — системной и согласно синергетики, это решение только в одном — в объединении.
СИНЕРГЕТИКА
Полезное
Смотреть что такое «СИНЕРГЕТИКА» в других словарях:
СИНЕРГЕТИКА — 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
СИНЕРГЕТИКА — (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
СИНЕРГЕТИКА — 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
СИНЕРГЕТИКА — (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
СИНЕРГЕТИКА — [ Словарь иностранных слов русского языка
синергетика — сущ., кол во синонимов: 1 • синергизм (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
СИНЕРГЕТИКА — (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 — научное направление, исследующее процессы самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия. Синергетические связи учитываются в прогностических моделях оценки масштабов… … Словарь черезвычайных ситуаций
Когда возникла синергетика: год, век
Что такое синергетика
Синергетика — это междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из п одсистем), наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природ.
Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем) и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.
С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют, как «глобальный эволюционизм» или «универсальную теорию эволюции», дающую единую основу для описания механизмов возникновения любых новаций подобно тому, как некогда кибернетика определялась, как «универсальная теория управления», одинаково пригодная для описания любых операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе и т.п. и т.д.
Однако время показало, что всеобщий кибернетический подход оправдал далеко не все возлагавшиеся на него надежды.
Аналогично — и расширительное толкование применимости методов синергетики также подвергается критике.
Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния. В означенных системах не выполняется ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии, что может привести к образованию новых структур и систем, в том числе и более сложных, чем исходные.
Этот феномен трактуется синергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природе направления эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному и более совершенному.
В отдельных случаях образование новых структур имеет регулярный, волновой характер и тогда они называются автоволновыми процессами (по аналогии с автоколебаниями).
Автором термина «Синергетика» является Ричард Бакминстер Фуллер — известный дизайнер, архитектор и изобретатель из США.
Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.
С. Улам, много работавший с ЭВМ, в 1964 году в своей книге «Нерешенные математические задачи» высоко оценил синергию — непрерывное сотрудничество между машиной и её оператором, осуществляемое за счёт вывода информации на дисплей.
Убедившись на практике исследований сложных систем в ограниченности по отдельности как аналитического, так и численного подхода к решению нелинейных задач, И. Забуский в 1967 году пришёл к выводу о необходимости единого «синергетического» подхода, понимая под этим «…совместное использование обычного анализа и численной машинной математики для получения решений разумно поставленных вопросов математического и физического содержания системы уравнений». Определение термина «синергетика», близкое к современному пониманию, ввёл Герман Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика».
Область исследований синергетики чётко не определена и вряд ли может быть ограничена, так как её интересы распространяются на все отрасли естествознания, Общим признаком является рассмотрение динамики любых необратимых процессов и возникновения принципиальных новаций. Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей теоретической физики: нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, дифференциальной топологии, неравновесной статистической физики. Существуют несколько школ, в рамках которых развивается синергетический подход:
Школа нелинейной оптики, квантовой механики и статистической физики Германа Хакена, с 1960 года профессора Института теоретической физики в Штутгарте. В 1973 году он объединил большую группу учёных вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет 69 томов с широким спектром теоретических, прикладных и научно-популярных работ, основанных на методологии синергетики: от физики твёрдого тела и лазерной техники и до биофизики и проблем искусственного интеллекта;
Физико-химическая и математико-физическая Брюссельская школа Ильи Пригожина, в русле которой формулировались первые теоремы (1947 г), разрабатывалась математическая теория поведения диссипативных структур (термин Пригожина), раскрывались исторические предпосылки и провозглашались мировоззренческие основания теории самоорганизации, как парадигмы универсального эволюционизма. Эта школа, основные представители которой работают теперь в США, не пользуется термином «синергетика», а предпочитает называть разработанную ими методологию «теорией диссипативных структур» или просто «неравновесной термодинамикой», подчёркивая преемственность своей школы пионерским работам Ларса Онзагера в области необратимых химических реакций (1931 г);
Концептуальный вклад в развитие синергетики внёс академик Н-Н. Моисеев — идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природы;
Математический аппарат теории катастроф пригодный для описания многих процессов самоорганизации разработан российским математиком В. И. Арнольдом и французским математиком Рене Томом;
В рамках школы академика А. А. Самарского и члена-корреспондента РАН С. П. Курдюмова разработана теория самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента (включая теорию развития в режиме с обострением;
Синергетический подход в биофизике развивается в трудах членов-корреспондентов РАН М. В. Волькенштейна и Д. С. Чернавского;
Синергетический подход в теоретической истории развивается в работах Д. С. Чернавского, Г. Г. Малинецкого, Л. И. Бородкина, С. П. Капицы, А. В. Коротаева, Манекина Р. В., С. Ю. Малкова, П. В. Турчина, В. Г. Буданов, А. П. Назаретяна и др.;
Приложения синергетики распределились 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. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;
○ теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;
○ лингвистическая синергетика и прогностика.
Остановимся особо на основных принципах синергетики в естествознании:
Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные — эволюционирующие системы;
Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней;
Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, т. е — развития;
Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации или систему иного уровня;
Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы;
При переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все развивающиеся системы ведут себя одинаково (в том смысле, что для описания всего многообразия их эволюций пригоден обобщённый математический аппарат синергетики;
Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации;
В сильно неравновесных состояниях системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии;
В неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и согласованность поведения элементов возрастает;
В состояниях, далеких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы — наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному относительно долговременному режиму системы — аттрактору. Заранее невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система;
Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:
Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции;
Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия. В точке равновесия сколь угодно сложная система обладает максимальной энтропией и не способна к какой-либо самоорганизации. В положении, близком к равновесию и без достаточного притока энергии извне, любая система со временем ещё более приблизится к равновесию и перестанет изменять своё состояние;
Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Такие флуктуации обычно подавляются во всех динамически стабильных и адаптивных системах за счёт отрицательных обратных связей, обеспечивающих сохранение структуры и близкого к равновесию состояния системы. Но в более сложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне и усилению неравновесности, отклонения со временем возрастают, накапливаются, вызывают эффект коллективного поведения элементов и подсистем и, в конце концов, приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и через относительно кратковременное хаотическое состояние системы приводят либо к разрушению прежней структуры, либо к возникновению нового порядка. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то появление любых новаций в мире (эволюций, революций, катастроф) обусловлено действием суммы случайных факторов. Об этом говорили античные философы Эпикур (341-270 до н. э) и Лукреций Кар (99-45 до н. э);
Самоорганизация, имеющая своим исходом образование через этап хаоса нового порядка или новых структур, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности, обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие значения вероятностей своих флуктуаций.
В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации. Недостаточно сложные системы не способны ни к спонтанной адаптации, ни, тем более, к развитию и при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются;
Этап самоорганизации наступает только в случае преобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, над отрицательными обратными связями.
Функционирование динамически стабильных, неэволюционирующих, но адаптивных систем — а это и гомеостаз в живых организмах и автоматические устройства — основывается на получении обратных сигналов от рецепторов или датчиков относительно положения системы и последующей корректировки этого положения к исходному состоянию исполнительными механизмами.
В самоорганизующейся, в эволюционирующей системе возникшие изменения не устраняются, а накапливаются и усиливаются вследствие общей положительной реактивности системы, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур, образованных из элементов прежней, разрушенной системы. Таковы, к примеру, механизмы фазовых переходов вещества или образования новых социальных формаций;
Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи сопровождаются нарушением симметрии. При описании эволюционных процессов необходимо отказаться от симметрии времени, характерной для полностью детерминированных и обратимых процессов в классической механике.
Самоорганизация в сложных и открытых — диссипативных системах, к которым относится и Жизнь, и Разум, а согласно общей теории относительности и вся Вселенная в целом, приводят к необратимому разрушению старых и к возникновению новых структур и систем, что наряду с явлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в Природе.
Таким образом, мы рассмотрели основные принципы синергетики и историю ее формирования, как междисциплинарной науки. Перейдем к социальным технологиям.
Социальные технологии — это совокупность методов и приёмов, позволяющих добиваться результатов в задачах взаимодействия между людьми.
Более широко социальную технологию можно определить как последовательность этапов социального взаимодействия, в ходе которой каждый субъект, участвующий во взаимодействии, реализует собственную управленческую стратегию по отношению к другим и формирует социальную действительность. Социальные технологии используются, в частности, в таком особом виде социальной инновационной деятельности как управленческий консалтинг.
Можно определить социальную технологию как структуру коммуникативных воздействий, которые изменяют социальные ситуации или социальные системы, в том числе отдельного человека как единичную социальную систему.
Основные виды социальных технологий используются в экономической, политической, социальной, управленческой и духовной культурах.
Разработка социальных технологий — тонкий процесс требующий широкого междисциплинарного подхода. В этом контексте, с позиции синергетики, разрабатываются особые высокие социальные технологии, которые активно применяются в современной общественной жизни.
«Синергетика»
В последние годы наблюдается стремительный и бурный рост интереса к междисциплинарному направлению, получившему название «синергетика».
Издаются солидные монографии, учебники, выходят сотни статей, проводятся национальные и международные конференции.
Цель доклада – попытаться на доступном уровне определить существо синергетики, как нового направления современной научной мысли и очертить круг исследуемых ею вопросов с позиции неискушенного разума.
Литература по теме обширна. Однако в раскрытии вопроса она либо опирается на специальные знания частных научных теорий (что мало помогает неспециалисту в данных областях), либо даже будучи в известной степени популярной, не позволяет увидеть глубокую суть направления. Моя работа, в сущности — компиляция многих источников, результат поиска в описании синергетики как перспективного направления современной научной мысли.
В первой трети ХХ столетия механическое мировоззрение, исходящее из представлений о линейности, определенности и однозначности причинно-следственных связей, редукции любого сложного объекта к сумме более простых исходных элементов и выведения из них различных комбинаций всех свойств объекта, потерпело окончательное поражение.
Это обнаружилось не только в описании биологических и социальных явлений, но и в фундаменте естествознания – физике. В классической науке ХIХ века господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию (в энергетическом смысле это и означало неупорядоченность или хаос). Основанная на античных традициях поиска первокирпичиков Мироздания, физика изучала, главным образом, структуру и свойства объекта, наиболее существенные взаимосвязи между его отдельными элементами.
Однако объекты природы нельзя представить в виде простой суммы отдельных элементов, они гораздо сложнее. «К описанию объекта природы не всегда применимы классические модели и представления, ибо мир является неделимым целым, сетью отношений, сетью взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, которые затрудняются познать и адекватно описать не только классическая, но и неклассическая науки».
Эта направленность процессов связывается с ростом энтропии в изолированных системах и стремлением ее к некоторому максимуму, при котором система переходит в состояние хаоса. «Из хаоса, утверждали древние греки, Вселенная родилась, в хаос же, по предположению классической термодинамики, и возвратится».
Если Вселенная эволюционирует только к хаосу, то как она могла возникнуть и сорганизоваться до нынешнего упорядоченного состояния? Но этим вопросом классическая термодинамика (как раздел физики) не задавалась, ибо сформировалась в эпоху, когда не стационарный характер Вселенной не обсуждался.
В это время единственным немым укором термодинамике служила дарвиновская теория эволюции. Ведь предполагаемый ею процесс развития растительного и животного мира характеризовался его непрерывным усложнением, нарастанием высоты организации и порядка. Зарождаются, растут и усложняются организмы, появляются их новые виды, более приспособленные к среде обитания, возникают новые звездные системы и новые цивилизации; беспорядочная группа рыб почти мгновенно превращается в косяк, птицы собираются в стаю, при этом и птицы в стае, и рыбы в косяке действуют столь синхронно, как будто это единый целостный организм.
Живая природа почему-то стремится прочь от хаоса. Налицо явная нестыковка законов развития живой и неживой природы.
«Как получается, что система самопроизвольно переходит из состояния хаоса, наиболее вероятного и выгодного с энергетической точки зрения, в состояние порядка, менее вероятного и менее выгодного (с более высокой энергией)? Как и за счет чего происходит ее самоорганизация (самоупорядочение)?».Этими вопросами задавались ученые из разных областей естествознания, но разработанные классической и неклассической наукой познавательные модели не могли ответить на эти вопросы.
В очередной раз естественные науки оказались в тупике и были поставлены перед необходимостью перехода к новым качественным представлениям об окружающем мире, что в немалой степени способствовало возрастанию роли комплексных исследовательских программ в организации научных исследований. Другая важнейшая причина поиска нового подхода к его изучению лежит в области современной техники – проблем разработки средств получения, хранения и передачи информации, создания различных систем управления, регулирования и т.д.
Отказ от механистической методологии и практические нужды общества потребовали поиска новых концепций и идей, учитывающих принципиальную сложность исследуемых объектов и ориентированных на познание их целостности и системных качеств.
В числе первых научных дисциплин, поставивших эту проблему стали экономика, биология, психология и лингвистика. В процессе разрешения этой проблемы и сформировалась постнеклассическая наука. Она акцентирует внимание на исследовании всей совокупности иерархий систем Мироздания как взаимосвязанной целостности или сети взаимодействующих элементов.
Объект ее исследования – процесс развития, общие принципы самоорганизации и эволюции сложных систем разного уровня и разной природы, особенности смены качественных состояний, механизмы, динамика и пространственно-временная развертка этого процесса».
Однако речь идет не только об утверждении какой-то новой концепции, претендующей на общенаучное значение, а о создании новой познавательной модели, о новом направлении исследовательской деятельности, о выработке новой системы принципов научного мышления и нового категориального аппарата, о необходимости разработки и использования нового комплексного подхода к исследованию объектов и явлений.
Все это было объединено и получило имя «синергетика». «Синергетика – это некоторый междисциплинарный подход. В отличие от кибернетики, где акцент делается на процессах управления и обмена информацией, синергетика ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения».
Возникновение термина «Синергетика»
Создателем синергетического направления и изобретателем термина «синергетика» является профессор Штутгартского университета и директор Института теоретической физики и синергетики Герман Хакен.
Сам термин «синергетика» происходит от греческого «синергена» — содействие, сотрудничество, «вместедействие».
По Хакену, синергетика занимается изучением систем, состоящих из большого (очень большого, «огромного») числа частей, компонент или подсистем — одним словом — деталей, сложным образом взаимодействующих между собой.
Слово «синергетика» и означает «совместное действие», подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого.
Подобно тому, как предложенный Норбертом Винером термин «кибернетика» имел предшественников в лице кибернетики Ампера, имевшей весьма косвенное отношение к «науке об управлении, получении, передаче и преобразовании информации в кибернетических системах», синергетика Хакена также имела своих «предшественниц» по названию: синергетику Ч.
Шеррингтона, синергию С. Улана, синергетический подход И. Забуского.
Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями (согласованное действие сгибательных и разгибательных мышц — протагониста и антигониста).
С. Улам был непосредственным участником одного из первых численных экспериментов на ЭВМ первого поколения (ЭНИВАКе) и понял всю важность и пользу «синергии, т.е. непрерывного сотрудничества между машиной и ее оператором», осуществляемого в современных машинах за счет вывода информации на дисплей.
И. Забуский к середине 60-х годов, реалистически оценивая ограниченные возможности как аналитического, так и численного подхода к решению нелинейных задач, пришел к выводу о необходимости единого синтетического подхода.
По его словам, «синергетический подход к нелинейным математическим и физическим задачам можно определить как совместное использование обычного анализа и численной машинной математики для получения решений разумно поставленных вопросов математического и физического содержания системы уравнений».
Подчеркнем, что во всех случаях речь идет о согласованном действии.
От хаоса к порядку. Синергетика как наука.
В физической картине мира до 70-х годов XX века царствовали два закона классической термодинамики.
Первый закон термодинамики (закон сохранения и превращения энергии) фиксировал всеобщее постоянство и превращаемость энергии. Закон констатировал, что в замкнутой системе тел нельзя ни увеличить, ни уменьшить общее количество энергии. Этот закон утверждал независимость такого изменения энергии от уровня организации животного, человека, общества и техники.Второй закон термодинамики выражает направленность перехода энергии, именно переход теплоты от более нагретых тел к менее нагретым.
Иногда этот закон формулируют так: тепло не может перетечь самопроизвольно от холодного тела к горячему. Этому могут способствовать только затраты дополнительной работы.
В соответствии с классическими физическими представлениями в замкнутой системе происходит выравнивание температур, система стремится к своему термодинамическому равновесию, соответствующему максимуму энтропии.
В физической картине мира принцип возрастания энтропии соответствует одностороннему течению явлений, т.е. в направлении хаоса, беспорядка и дезорганизации. Один из основателей классической термодинамики Р. Клаузис в своей попытке распространить законы термодинамики на Вселенную пришел к выводу: энтропия Вселенной всегда возрастает.
Многие учение высказывали сомнение по поводу распространения второго закона термодинамики на всю Вселенную.
Но в мире, как мы знаем, не только господствует тяга к тепловой или другой смерти. В мире постоянно идет процесс возникновения нового, эволюции и развития разного рода систем. Согласно эволюционной теории Дарвина, живая природа развивается в направлении усовершенствования и усложнения всё новых видов растений и животных. В обществе наблюдается процесс социального творчества, т. е. созидания нового. Спрашивается, как из всеобщей тенденции к энтропии, дезорганизации может появиться » порядок» в живой природе и социуме. Возникновение нового казалось невероятным чудом.
Ответить на вопрос, как происходит эволюция и возникновение в природе, «решила» новая наука синергетика (совместно с новой неравновесной термодинамикой, теорией открытых систем).
Синергетика (греч. «синергетикос» — совместный, согласованно действующий) — наука, целью которой является выявление, исследование общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравноценных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических и др.).
Термин «синергетика» буквально означает «теория совместного действия». Синергетика являет собой новый этап изучения сложных систем, продолжающий и дополняющий кибернетику и общую теорию систем. Если кибернетика занимается проблемой поддержания устойчивости путем использования отрицательной обратной связи, а общая теория систем — принципами их организации (дискретностью, иерархичностью и т. п.), то синергетика фиксирует свое внимание на неравновесности, нестабильности как естественном состоянии открытых нелинейных систем, на множественности и неоднозначности путей их эволюции.
Синергетика исследует типы поведения таких систем, то есть нестационарные структуры, которые возникают в них под действием внешних воздействий или из-за внутренних факторов (флуктуации).