Синергетика и её принципы

МОСКОВСКАЯ  ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКАЯ  АКАДЕМИЯ 
 
 
 
 

ФАКУЛЬТЕТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Концепции современного естествознания» 
 
 

на  тему:

«Синергетика  и её основные принципы самоорганизации системы» 
 
 
 
 

Выполнил:

Студент гр. ФЗ-09-3в

Шепетюк Ю.В. 

Проверил:

Виговская М.Е. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г.Калининград

2010г. 
 

Содержание 
 
 

Введение……………………………………………………………3 стр.

Рождение порядка  из хаоса………………………………………..4 стр.

Понятие синергетики (точка бифуркаций, аттрактор)…..……....6 стр.

Объекты синергетики…………………………………………........7 стр.

Заключение………………………………………………………….9 стр.

     Список  использованной литературы……………………………...10 стр. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Изучать что-либо и не задумываться над

выученным – абсолютно бесполезно.

задумываться  над чем-либо, не изучив

предмет раздумий, - опасно.

Конфуций 

     Введение 

     В настоящее время для исследования процессов самоорганизации (под  самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более сложным и упорядоченным формам организации) в открытых нелинейных системах формируется новое научное направление, которое получило наименование «синергетика». Термин синергетика ввел немецкий ученый Г. Хакен. Буквально он 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 новая наука фокусирует своё 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 (флуктуаций).

     Синергетика в значительной мере опирается на идеи, методы и принципы нелинейной термодинамики неравновесных процессов, на достижения, полученные при решении задач нелинейной теории колебаний в радиотехнических системах. 
 
 

     Рождение  порядка из хаоса

     Понятие хаоса играло немаловажную роль на протяжении всей истории развития человеческой мысли. С хаосом связывались представления о гибельном беспорядке, о неразличимой 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 распространена в древних мифах, в восточной философии, в учениях древних греков. Начиная с 70-х годов нашего века бурно развивается направление, называемое «синергетикой», в фокусе внимания которого оказываются сложные системы с самоорганизующимися процессами, системы, в которых эволюция протекает от хаоса к порядку, от симметрии ко все возрастающей сложности.

     В современной науке «порядок»  и «хаос» - вполне определенные понятия. Насколько важно изучать хаос и переходы в это состояние  из равновесия, показывает пример энергетической катастрофы в Нью-Йорке, когда в 1977 году из-за неожиданно возникшего дисбаланса между выработкой и потреблением электроэнергии энергетическая система города перешла в хаотическое состояние, её поведение стало беспорядочным и непредсказуемым. Город погрузился во тьму, остановились фабрики, заводы, мелкие предприятия, поезда «подземки», застряли между этажами кабины лифтов, отключились сложные больничные устройства, поддерживавшие жизнь больным. Огромный город охватила паника, «физический» родил социальный. Он продолжался более суток.

     Упорядоченность и хаос… Две крайности, наблюдаемые  в реальном мире. С одной стороны, четкая, подчиняющаяся определенному  порядку смена событий: движение планет, вращение Земли, появление комет, размеренный стук маятников, поезда, идущие по расписанию. С другой стороны, хаотическое метание шарика в рулетке, броуновское движение частиц под случайными ударами «соседей», беспорядочные вихри турбулентности, образующиеся при течении жидкости с достаточно большой скоростью.

     В природе протекает множество  хаотических процессов, но далеко не всегда они воспринимаются как хаос. Поэтому наблюдаемый мир кажется  нам вполне стабильным. Наше сознание, как правило, интегрирует, обобщает информацию, воспринимаемую органами чувств, и поэтому мы не видим мелких «дрожаний» - флуктуаций – в окружающей нас природе, н-р: самолет надежно держится в воздушных турбулентных вихрях, хотя неупорядоченно пульсирует.

     Порядок в физических, экологических, экономических  и любых других системах может быть двух видов: равновесный и неравновесный. При равновесном порядке система находится в равновесии со своим окружением; параметры которые её характеризуют, одинаковы с теми, которые характеризуют окружающую среду. При неравновесном порядке эти параметры различны.

     На  первый взгляд, равновесный порядок  более «стабилен», чем неравновесный. В самой природе равновесного порядка заложено противодействие  любым возмущениям состояния  системы. В термодинамике это  свойство систем называется принципом Ле-Шателье. Способность возвращаться к исходному состоянию – непременное свойство так называемых саморегулирующихся систем.

     Природа неравновесного порядка имеет искусственное  происхождение и существует только при условии подачи энергии извне. Поэтому для поддержания порядка требуется компенсация потерь, к которым приводят необратимые «выравнивающие» потоки, и, следовательно, для этого нужны определенные энергетические затраты. Т.к. перетекание тепла или массы связано с рассеянием энергии (диссипацией), то потери энергии, возникающие при этом, называются диссипативными. В условиях диссипации часто возникает порядок. 

     Понятие синергетики (точка  бифуркаций, аттрактор)

     Синергетика – синтетическое направление, она  использует достижение математики и  естественных наук, а также мощь современных компьютеров. Профессор Г.Н. Дульнев в своей книге «Введение в синергетику» приводит несколько вариантов определений этого нового научного направления:

     - синергетика – наука о самоорганизации  физических, биологических и социальных систем;

     - синергетика – наука о коллективном, когерентном поведении систем  различной природы;

     - синергетика – наука о неустойчивых  состояниях, предшествующих катастрофе, и их дальнейшем развитии (теория  катастроф);

     - синергетика – наука об универсальных  законах эволюции в природе  и обществе.

     Исходными понятиями в синергетике являются понятия точек бифуркаций и аттракторов.

     Под точкой бифуркаций понимается состояние  рассматриваемой системы, после  которого возможно некоторое множество вариантов её дальнейшего развития. Примерами бифуркаций являются: состояние выбора человеком варианта поступления в высшее учебное заведение, состояние популяции при выборе под влиянием внешней среды варианта дальнейшего развития в борьбе за существование, точки ветвления на генеалогическом (родословном) дереве, точки перехода к разным вариантам продолжениям диалога «студент - компьютер» в процессе тестирования знаний студента с использованием закрытых тестов (когда предлагается выбрать правильный и полный ответ из серии предложенных); состояние борьбы двух фронтов в атмосфере с возможными вариантами изменения погодных условий.

     Наглядно-образное представление о точке бифуркаций дает картина В.М. Васнецова «Рыцарь  на распутье».

     В самом общем случае точка бифуркаций может быть представлена графически так, как показано на рис.1. Здесь она обозначена буквой В. До момента времени, соответствующего состоянию В, система развивалась по траектории АВ. При этом вполне возможны были некоторые флуктуации, то есть небольшие отклонения (они показаны пунктиром), но в главных чертах система развивалась по траектории АВ.

      После момента времени, соответствующего точке бифуркаций, система имеет  возможность развиваться по нескольким вариантам: ВС_1., ВС₂, …, ВС_i,…, ВС_n. Та траектория или то некоторое множество траектории, по некоторым возможно развитие системы после точки бифуркаций и которые отличаются от других относительной устойчивостью, то есть являются наиболее реальными, называются аттракторами.

     Другими словами, аттрактор – это относительно устойчивое состояние системы, которое как бы притягивает к себе все множество траекторий развития, возможных после точки бифуркаций.                            Рис.1

     Примерами аттракторов являются группа экономических  вузов и специальностей для абитуриента, имеющего склонность посвятить себя экономике; популяция морозоустойчивых особей в случае наступления глобального похолодания; актерская стезя для потомка актерских семей; совокупности правильных ответов для студента – «отличника»; погода, соответствующая времени года. 

     Объекты синергетики

     Главный мировоззренческий сдвиг, произведенный  синергетикой, можно выразить следующим  образом:

• процессы разрушения и созидания, деградации и упорядоченности во Вселенной, по меньшей мере, равноправны;
• процессы созидания  (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

     Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, с помощью которого осуществляется  самоорганизация, как в живой, так и неживой природе. Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только, которые удовлетворяют, по меньшей мере, двум условиям:

• они должны быть открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой;
• они должны быть существенно неравновесными, т.е. находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

Но  именно такими являются большинство  известных нам систем. Изолированные  системы классической термодинамики – это определенная идеализация, в реальности такие системы исключение, а не правило. Сложнее со всей Вселенной в целом: если считать её открытой системой, то что может служить её внешней средой? Современная физика полагает, что такой средой для нашей вещественной Вселенной является вакуум.

      Итак, синергетика утверждает, что развитие открытых и сильно неравновесных  систем протекает путем нарастающей  сложности и упорядоченности. В  цикле развития такой системы  наблюдаются две фазы:

1. Период плавного эволюционного развития с хорошо предсказуемыми линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию.
2. Выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

 

Не  то, что мните Вы, природа:

Не  слепок, не бездушный  лик – 

В ней есть душа, в  ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык…

Ф.И. Тютчев