Синергетика - наука 21 века

     Содержание

     Содержание

     Введение

1. Возникновение термина «Синергетика»
2. От хаоса к порядку. Синергетика как наука.
1. Предмет, методы и школы синергетики
2. Синергетический подход в естествознании
3. Специфика синергетики

3.1. Отсутствие стандарта терминов

3.2. Междисциплинарность синергетики

3.3. Взгляд с позиции теории динамических систем

3.4. Синергетический процесс с социальной точки зрения

3.5. Подходы к анализу систем

4. Характеристики самоорганизующихся систем

4.1. Открытость

4.2. Нелинейность

4.3. Диссипативность

5. Системная модель мира
6. Основы теории самоорганизации систем

6.1. Самоорганизация и эволюция сложных систем, далеких от равновесия

6.2. Синергетическая картина мира

6.3. Самоорганизация Вселенной

6.4. Самоорганизация и эволюция живого вещества.

7. Значение синергетики для науки н мировоззрения.

8. О критике синергетики  и синергетиков

Заключение 

Литература 
 

     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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     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». Классическая наука может объяснить лишь, как из порядка возникает хаос, чем обусловлены взрывы звезд, разрушение планет, старение и смерть организмов, распад цивилизаций.

     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». 
 
 
 
 
 

1. 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. 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. Если принять этот постулат как реальный факт, то во Вселенной неизбежно наступит тепловая смерть. С тех пор, как физика открыла этот процесс рассеивания, деградации энергии, люди чувствовали " понижение теплоты вокруг себя". Многие ученые не соглашались с выводами Клаузиса. В. И. Вернадский утверждал, что "жизнь не укладывается в рамки энтропии". В природе наряду с энтропийными процессами происходят и антиэнтропийные процессы. 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.