87 Кб - Гимназия №1

Автор:
Клиот Дмитрий Борисович,
учитель физической культуры
МБОУ «Гимназия №1» г. Ноябрьска ЯНАО.
Синергетика в кругу наших понятий
Термодинамика не запрещает эволюционных явлений при условии, что система, в
которой они происходят, открыта окружающему миру. Но термодинамика ничего не
говорит о том, насколько неизбежна самоорганизация в открытых системах и каким
закономерностям должен подчиняться процесс самоорганизации. Необходимость и
законы самоорганизации изучает синергетика.
А.П. Руденко, рассматривая самоорганизацию как антиэнтропийный процесс,
идущий в открытой системе против равновесия, отмечает, что «в любой открытой
системе, в которой в течение времени происходит обмен веществ и энергии с
окружающей средой с мощностью потока рассеиваемой свободной энергии,
направленного к равновесию осуществляется трансформация этой энергии на поток,
затрачиваемый на внутреннюю полезную работу, направленную против равновесия и
поток бесполезно рассеиваемой энергии» .
Долгое время считалось, что нарушения второго закона термодинамики возможны
лишь при сознательном вмешательстве человека. Но из выше сказанного видно, что
процесс организации и самоорганизации происходят самопроизвольно и обусловлены
имманентными свойствами системы. Поэтому, как говорит профессор А.П. Руденко: «...
для обозначения естественных антиэнтропийных процессов упорядочения, имеющих
другую природу, чем процесс равновесной организации, стал применяться термин
самоорганизация. Здесь приставка само- одновременно подчёркивает и имманентные
причины явления и наличие различной природы неравновесного и равновесного
упорядочения, связанных с активной или пассивной их ролью в становлении
соответствующего порядка» .
Распространённость явления самоорганизации наряду с распространённостью
альтернативного ему по природе явления организации доказывает дуалистичность
материального мира, состоящего из объектов и процессов «организации» и
«самоорганизации» и справедливость новой парадигмы естествознания.
К настоящему времени сложились два наиболее теоретически разработанные
подхода в оценке физической сущности явления самоорганизации в открытых системах.
Речь идёт о подходе И. Пригожина и подходе с позиций эволюционного катализа. Оба эти
подхода одинаковы в оценке антиэнтропийной природы процесса самоорганизации, но
сильно различаются в понимании условий, причин и движущих сил самоорганизации, в
объяснении механизма и установления меры самоорганизации, а также в установлении
связи самоорганизации с «прогрессивной эволюцией», с сущностью и возникновением
жизни.
Согласно подходу И. Пригожина, главным условием самоорганизации принимается
необратимость, причиной считается диссипация, а движущей силой - отрицательная
энтропия, поглощаемая открытой системой из окружающей среды при обмене веществ.
Наиболее существенный вклад в развитие пригожинского подхода внёс Г. Хакен,
который рассмотрел механизм образования диссипативных структур в лазерах.
1
Самоорганизацию такого типа он назвал синергетической. Таким образом, термин
«синергетика» - междисциплинарное направление научных исследований, предмет
которого - общие закономерности самоорганизации в природных и социальных системах был предложен в 70-х годах XX века. Подход Пригожина, необходимо отметить, как
считает Г.Г. Малинецкий, в настоящее время уже исчерпан. Современная синергетика,
основанная на этом подходе, заходит в научно-теоретический тупик.
Другой подход, А.П. Руденко, с позиции эволюционного катализа, главным
условием самоорганизации принимает неравновесность, причиной - полезную работу
против равновесия, а движущую силу - часть свободной энергии обменного процесса,
используемую на внутреннюю полезную работу при максимальном рассеянии свободной
энергии обменного процесса. Подход эволюционного катализа описывает континуальную
(видовую) самоорганизацию микросхем, что нельзя сделать с позиции подхода И.
Пригожина, и когерентную самоорганизацию коллективных макросистем, что успешно
делает подход Пригожина, а также описывает прогрессивную химическую эволюцию
вплоть до возникновения жизни как саморазвитие континуальной самоорганизации
индивидуальных систем, что «в принципе нельзя сделать с позиций подхода Пригожина».
Последний подход получил продолжение, так как более адекватен действительности.
Антиэнтропийность самоорганизации в этом подходе подчёркивается отсутствием
энтропии в неравновесной термодинамике рабочих процессов и бессмысленностью их
применения особенно для процессов эволюции.
Синергетика разрушает многие наши привычные представления, и слова Козьмы
Пруткова пропитаны очень глубоким смыслом:
«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, а потому, что
сии вещи не входят в круг наших понятий».
Синергетика разрушает многие наши привычные представления. Видимо, это
главная её особенность, которая представлена как необходимость. Широкое
распространение получили представления о становлении порядка через хаос,
бифуркационных
изменениях,
необратимости
времени,
неустойчивости
как
фундаментальной характеристике эволюционных процессов. В последнее время
появились фундаментальные коллективные исследования тех революционных изменений
в картине мира, методологических основаниях науки, в самом стиле научного мышления,
которые происходят в связи с расширением синергетики. Синергетика поражает
необычными идеями и представлениями, она учит нас видеть мир по-другому.
«Становится очевидным, что сложноорганизованным системам нельзя навязывать
пути их развития. Скорее необходимо понять, как способствовать их собственным
тенденциям развития, как выводить системы на эти пути» - отмечают современные
учёные. Речь также идёт о том, что в наиболее общем плане важно понять законы
совместной жизни природы и человечества, их коэволюции. Синергетика демонстрирует
нам, каким образом и почему хаос может выступать в качестве созидающего начала
конструктивного механизма эволюции, как из хаоса собственными силами может
развиться новая организация.
Через хаос осуществляется связь разных уровней организации. В соответствующие
моменты - моменты неустойчивости - малые возмущения, флуктуации могут разрастаться
в макроструктуры. Отсюда следует, что в особых состояниях неустойчивости социальной
среды действия каждого отдельного человека могут влиять на макросоциальные
процессы. Перед каждым человеком определяется необходимость осознания огромного
груза ответственности за судьбу всей социальной среды, всего общества. Видно, что такое
осознание себя в мире уносит мотив мелких потребностей на второй план, на первый же
выходит глобальная мотивация - коллективизированный разум. И, в данный момент,
библейское «по образу и подобию Его» и «природосообразность» Н.А.Бернштейна есть не
что иное как предпосылки к пониманию содержания коллективизированного разума.
2
Синергетика свидетельствует о том, что для сложных систем, как правило,
существует несколько альтернативных путей развития. Неединственность эволюционного
пути, отсутствие жёсткой предопределённости сужает основу для позиции пессимизма.
Укрепляется надежда на возможность выбора путей дальнейшего развития, причём таких,
которые бы устраивали бы человека и вместе с тем не являлись бы разрушительными для
природы. Синергетика открывает новые принципы сборки сложного эволюционного
целого из частей, построения сложных развивающих структур из простых. Объединение
структур не сводится к их простому сложению. Целое не равно сумме частей. Оно не
больше и не меньше суммы частей, оно качественно иное. Появляется и новый принцип
согласования частей в целое: установление общего темпа развития входящих в целое
частей.
Синергетика даёт учение о том, как надлежащим образом оперировать со сложными
системами и как эффективно управлять ими. Синергетика раскрывает закономерности и
условия
протекания
быстрых,
лавинообразных
процессов
нелинейного,
самостимулирующего роста. В ходе эволюционного развития возникают иерархические
природные структуры. Для их описания в 1975 году Б. Мандельброт вывел понятие
«фрактал» и положил начало фрактальной геометрии, особому теоретическому языку.
«Фрактальная геометрия природы» - принципиально новый взгляд. Фракталом называется
структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Фракталы прежде всего математическое создание. Поэтому определение фрактала продолжают как
множество с дробной размерностью. Это геометрия реального мира, где «облака - не
сферы, горы - не конусы, линии берегов - не окружности, и негладка древесная кора, и
непрям путь молний» (Б. Мандельброт). Как только Мандельброт открыл фракталы,
оказалось, что мы окружены ими. Это и расположение ветвей, узоры листьев, кровеносная
и нервная системы животных организмов, поверхность облаков и т.д.
Фракталы очень тесно связаны с динамическим хаосом. Если динамическая система
начинает вести себя хаотически, то её траектории превращаются во фракталы. Такие
фракталы не подчинены требованию точного самоподобия. Такое поведение хаотично, но
в данном случае это не означает отсутствие порядка, а присутствие очень сложного
порядка. Так, «синергетика позволяет снять некие психологические барьеры, страх перед
сложными системами». Видимо линейность засела в человеке надолго.
Г. Хакен мыслил «нелинейность» - фундаментальный узел синергетики -как
сложность, в математическом смысле нелинейность означает определённый вид
математических уравнений. Нелинейные уравнения могут иметь несколько качественно
различных решений. Физический смысл нелинейности состоит в том, что множеству
решений нелинейного уравнения соответствует множество путей эволюции системы,
описываемой этими уравнениями.
В мировоззренческом плане идея нелинейности объясняется посредством
- многовариантности путей эволюции;
- идеи выбора из данных альтернатив;
- идеи темпа эволюции;
- идеи необратимости эволюции.
Синергетика выступает как парадигма нелинейности. Особенности феномена
нелинейности в литературе представлены в следующем. Благодаря нелинейности имеет
силу важнейший принцип «усиления флуктуации». При определённых условиях
нелинейность может усиливать флуктуации, делать малое отличие большим.
Определённые классы нелинейных открытых систем демонстрируют другое важное
свойство - пороговость чувствительности. Ниже порога всё уменьшается, стирается,
забывается, не оставляет никаких следов в природе, науке, культуре, а выше порога наоборот.
Нелинейность порождает квантовый эффект. Это значит, что на данной нелинейной
среде возможен не любой путь эволюции, а лишь предельный спектр этих путей.
3
Нелинейность означает возможность неожиданных изменений направления течения
процессов.
За нелинейностью, кроме того, стоит представление о возможности сверхбыстрого
развития процессов. В основе механизма такого развития лежит нелинейная
положительная обратная связь. Если отрицательная обратная связь заставляет вернуться
систему к состоянию равновесия, то положительная, как говорят источники, приводит
лишь к разрушению, к раскачке, к неустойчивости. В других же, более современных
взглядах, мнение видится иное. Внимание исследователей направлено как раз на изучение
нестабильного, меняющегося, развивающегося мира. А это и есть неустойчивость, без
которой нет развития. Видимо, неустойчивости более подходит подобное - непостоянство.
Нелинейная положительная обратная связь - важнейший элемент в моделях
автокаталитических процессов самой различной природы.
Необходимо отметить, что понимание проблемы неустойчивости И. Пригожиным
несколько критично воспринято учёным обществом. Эта критика отражает тоже новое
представление на проблему развития. Критика на взгляд Пригожина обосновывается
прежде всего тем, что он ставит в центр проблемного поля одно представление нестабильность, и в тот же миг отбрасывает другое - детерминизм. К этому добавляются
аргументы. Вот некоторые из них. Так отмечается, что не всё в этом мире неустойчиво, а
есть определённые классы неустойчивых систем. Неустойчивыми системами, т.е. такими,
для которых существуют принципиальные границы предсказаний и контроля, можно
считать, к примеру, системы со странными аттракторами. Изучение странных аттракторов
определяет законы и границы неустойчивости. Вместе с этим неустойчивые системы
нельзя считать абсолютно неустойчивыми. Для таких систем возможно не любое
состояние, а состояние, попадающее в детерминированную область фазового
пространства. И здесь имеет место не отсутствие детерминизма, а иной детерминизм.
Другое замечание касается того, что существует лишь определённая стадия развития
процессов, на которой нестационарные диссипативные структуры становятся
неустойчивыми. Мы чаще это наблюдаем в природе, почти всегда.
Ещё И. Пригожий говорил о том, что сегодня наука не является более
материалистической. Но ряд учёных опровергает это заявление тем, что синергетика
устанавливает мостики между мёртвой и живой природой, между целеподобностью
поведения природных систем, что отмечал Н. Бернштейн, и разумностью человека и и.д.
Итак, вместе с новым воззрением на мир наука переживает этап революционных
изменений. Видимо, рождение новой науки специфично тем изменениям, которые
происходят в действительности. Действительность порождает необходимое. Думается, что
в словах К. Пруткова отражён наш способ познавать мир, замечена ограниченность этого
способа. Наверное, революционные изменения, прежде всего, должны быть направлены
на становление другого способа познания природы.
Список литературы
1. А.П. Руденко «Самоорганизация и синергетика» http://www.rambler.ru
2. В.В.Свиридов «Концепции современного естествознания»-СПб.:Петер,2005.
3. Хакен Г. Синергетика: иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и
устройствах. - М.: Мир, 1985.
4. Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И.
Пригожиным // Вопросы философии. 1992. № 12. - С. 3-20;
5. Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением,
самоорганизация, темпомиры. - СПб.: Алетейя, 2002. - 414 е.;
6. Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Основания синергетики. Синергетическое
мировидение. - М.: КомКнига, 2005.
7. Добронравова И. С. Идеалы и типы научной рациональности // Философия, Наука,
Цивилизация. - М.: Эдиториал УРСС, 1999. - С. 89-94;
4
8. Добронравова И. С. Постнеклассическая рациональность и философские основания
синергетической методологии // Постнеклассика: философия, наука, культура. - СПб.:
Мир, 2009.
5