Синергетика

Введение

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. Трудно или даже невозможно назвать область  знания, в которой  сегодня не проводились  бы исследования под  рубрикой синергетики. Для публикаций на тему синергетики  характерно то, что  в них нередко  приводятся авторские  трактовки принципов  синергетики, причем трактовки довольно разнородные и  не всегда достаточно аргументированные. Причиной этого является отсутствие достаточной  определенности, относительно основоположений синергетики и возникающей отсюда необходимости уточнения статуса излагаемого материала.

Цель  данной работы – попытаться на доступном уровне раскрыть существо и понятие синергетики, как нового направления современной научной мысли.

Данная  работа, в сущности, результат совмещения многих источников, результат поиска некоей золотой середины в описании синергетики  как перспективного направления современной  научной мысли. 
 

Содержание

         Введение

1. Понятие «синергетика». Синергетика - междисциплинарное направление научных исследований.
2. Принципы и закономерности самоорганизации. Механизм самоорганизации.
3. Процессы самоорганизации в социальных и гуманитарных системах.
4. Самоорганизация как источник эволюции. Принцип самоорганизации - фундаментальный принцип современной научной картины мира.

Заключение

  Список литературы.  
 
 
 
 

Понятие «синергетика». Синергетика - междисциплинарное направление научных исследований. 
 

Синергетика - это междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем.

  «…наука, занимающаяся  изучением процессов  самоорганизации  и возникновения,  поддержания, устойчивости  и распада структур  самой различной  природы». Синергетика  изначально заявлялась как междисциплинарный подход, т.к. принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат. С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позицируют 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 пригодных для операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе…

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.

Основные  понятия 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 в последствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличие более одного устойчивого состояния.                                                                Автором термина «синергетика» является Ричард Бакминстер Фуллер – известный дизайнер, архитектор и изобретатель из США.                                                  Ч. Шерингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлениями 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 ее оператором, осуществляемое за счет 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 пришел к выводу о необходимости единого «синергетического»  похода, 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, ввел Герман Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика». 
 
 
 
 
 
 
 
 

Принципы  и закономерности самоорганизации. Механизм самоорганизации. 
 

Основные  принципы самоорганизации:     

• 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 системы 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, изменение на микроскопическом 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 обобщенный математический аппарат  синергетики).
• Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счет 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 займет система.                                 

Закономерности  самоорганизации:

Главная идея синергетики  – это идея о  принципиальной возможности  спонтанного возникновения  порядка и организации  из беспорядка и хаоса  в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации  является образование  петли положительной  обратной связи. Становление самоорганизации во многом  определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется вовсе не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты – точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает. В переломный момент самоорганизации принципиально невозможно сказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый уровень упорядоченности или организации (фазовые переходы и диссипативные структуры – лазерные пучки, неустойчивости плазмы, явления флаттера, химические волны, структуры в жидкостях и др.). В точке бифуркации система «колеблется» перед выбором того или иного пути организации, пути развития.  

В таком состоянии  небольшая флуктуация может послужить  началом эволюции системы в некотором  определенном направлении, одновременно отсекая  при этом возможности  развития в других направлениях. Переход  от порядка к Хаосу  поддается математическому  моделированию. И  более того, в природе  существует не так уж много универсальных моделей такого перехода. Качественные переходы в самых различных сферах деятельности (в природе и обществе – его истории, экономике, демографических процессах, в духовной культуре…) подчиняются математическому сценарию.

  Механизм самоорганизации.

  В процессе усложнения  систем различают  два взаимодополняющих  механизма: объединение частей и разделение (фракционирование) систем. Механизмы, обоснованные на этих двух принципах, обнаруживаются на всех уровнях сложности и упорядоченности, начиная с макромира и кончая крупномасштабными структурами Вселенной. На разных уровнях сложности системы в основе лежат силы, казалось бы, разной природы, но в конечном счете все они сводятся к фундаментальным взаимодействиям. 
 
 

Процессы  самоорганизации  в социальных и  гуманитарных системах: 

1. Система должна быть открытой.  Закрытая система  в соответствии с  законами термодинамики  должна прийти к состоянию  максимальной энтропии и прекратить любые эволюции.
2. Открытая система должна быть достаточно далека о точки термодинамического равновесия. В этой точке равновесия сложная система обладает максимальной энтропией и не способна к какой – либо самоорганизации.   В положении, любая система со временем еще более приблизится к равновесию и перестанет изменять свое состояние.
3. Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Такие флуктации обычно проявляются во всех динамически стабильных и адаптивных системах за счет отрицательных обратных связей, обеспечивающих сохранение структуры и близкого к равновесию состояния системы.
4. Но в более сложных открытых системах, 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 приводит либо к разрушению прежней структуры, либо возникновению нового порядка.
5. Самоорганизация может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности, обладающих определенным количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющие некоторые критические параметры связи и относительно высокие значения вероятностей своих флуктуаций. В противном случае, эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны 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 чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.
6. Этап самоорганизации наступает только  в том 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.

  В самоорганизующейся, в эволюционирующей  системе возникшие  изменения не устраняются,  а накапливаются  и усиливаются  общей положительной  реактивности системы.

7. Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи сопровождается 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, приводят к необратимому разрушению старых и возникновению новых структур и систем, что наряду с явлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в Природе. Наблюдаются случаи использования терминологии синергетики для придания веса псевдонаучным изысканиям. Отмечается, что некоторые ученые стали представлять себя и широкой общественности синергетику как «панацию», решающую коренные вопросы во всех науках, в том числе – в гуманитарных, при этом, зачастую на

фоне некритического отвержения классических и апробированных подходов и теорий: 

• Опасность интенсивного внедрения  «синергетики» в науке заключалась в полном непонимании того, что такое синергетика. Но синергетика породило целое, вполне самостоятельное и даже обособленное сообщество, взаимно довольных, друг друга поддерживающих и никем не критикуемых деталей, занимающихся схоластической псевдонаукой.
• Заявляемые предложения новых, каких-то синергетических подходов, здесь, в действительности оборачиваются отбрасыванием прежних, уже апробированных подходов и теорий, прерыванием естественного развития познания и наук и предложением взамен прежнего в лучшем случае – неконкретных предисловий и обещаний, а в худшем – отвлечением внимания от нормальной науки и ее дискредитацией.

Самоорганизация как источник эволюции. Принцип самоорганизации  – фундаментальный принцип современной научной карты мира. 

В существующих теориях  эволюции основное внимание обращалось на воздействие  окружающей среды, на систему. Именно в  изменении или  же возникновении  новых факторов среды  видели  в прошлом  главную движущую силу эволюции. Даже в дарвиновской теории происхождения новых  видов растений и  животных путем естественного  отбора главный акцент делался на  среду, которая выступала  в качестве определяющего  фактора адаптации  живых систем к  изменяющимся условиям их существования. Не подлежит сомнению, что внешние условия, среда обитания оказывают  огромное влияние  на эволюцию, но это  влияние в не меньшей  мере зависит также  и от самой биосистемы, ее состояния и внутренней предрасположенности к применениям. С точки зрения парадигмы самоорганизации становится ясным, что условием развития не только живых, но и динамических систем вообще является взаимодействие системы и окружающей ее среды. Только в результате такого взаимодействия происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. 

  Благодаря этому  возникает и поддерживается  неравновесность,  а это в конечном  итоге приводит  к спонтанному  возникновению новых  структур. Таким образом,  самоорганизация  выступает как  источник эволюции  систем, т.к. она  служит началом  процесса возникновения  качественно новых  и сложных структур в развитии системы. В последние десятилетия предпринималось немало попыток описания эволюции в терминах современных научных теорий. Наиболее интересным из них представляется: 1) кибернетический подход, развитый английским биологом-кибернетиком Россом Эшби, который связывает эволюцию с достижением ультраустойчивого состояния, при котором система постоянно адаптируется к своему окружению, пока не достигнет равновесия. В отличии парадигмы самоорганизации здесь не обращается внимания на то, что в ходе эволюции происходит усиление, интенсификация взаимодействия системы с окружающей средой. Вместо этого постулируется, что когда система достигает стабилизации, то ее взаимодействие со средой завершается равновесием.

2) для изучения эволюции  нередко обращаются  к математической  теории катастроф,  разработанным французским  математиком Рене  Томом. 

  Однако она не  подходит для представления  эволюционных процессов,  т.к. рассматривает  развитие от заданного  равновесия состояния  системы к другому  как «катастрофу».

Такой подход представляется вполне убедительным, когда речь идет о  переходе от устойчивого  состояния системы (например, корабля, самолета, сооружения…) к неустойчивому и в конце концов, к катастрофе. Но эволюционные процессы имеют совершенно противоположный характер – они приводят к возникновению более устойчивых динамических систем.

Уровни  самоорганизации  в природе:

- космический – происхождение вещества из вакуума, появление барионной асимметрии, разделение различных типов фундаментальных взаимодействий, формирование протонов и нейтронов, формирования атомов водорода и гелия, первичный нуклеосинтез, разделение атомов вещества и электромагнитного излучения.

- астрономический – формирование галактик, звезд и планетных систем, звездный нуклеосинтез, образование в космосе простейших молекул вплоть до органических.

- географический – формирование и эволюция литосферы, гидросферы и атмосферы Земли как благоприятного резервуара для появления сложных органических молекул.

молекулярных  агрегатов.

- биологический – биологическая эволюция от проявления первых клеток до высших животных и человека, формирование и развитие общего в биосфере.                         

- социальный историческое развитие человеческих сообществ от первобытных перемен до современной всемирной цивилизации.

- психический и  интеллектуальный  – появление языка  и письменности, мифологии  и религии до  современного состояния  единой мировой  науки.

Научная картина мира- это система основных концепций (идей, законов, принципов, знаний) о природе. Есть другое, более частое определение – физическая картина мира – это представление о мире и его процессах, выработанное физикой на основе эмпирических исследований и теоретического осмысления.

Мир, в котором мы живем, состоит из разномасштабных  открытых систем, развитие которых подчиняется  общим закономерностям. При этом она имеет  свою долгую историю, в общих чертах известную в современной  науке. 
 

  Приведем хронологию  наиболее важных  событий: 

Заключение 

Синергетика с её статусом метанауки изначально была призвана сыграть роль коммуникатора, позволяющего оценить степень общности результатов, моделей и методов отдельных наук, их полезность для других наук и перевести диалект конкретной науки на высокую латынь междисциплинарного общения. Положение междисциплинарного направления обусловило еще одну важную особенность синергетики - ее открытость, готовность к диалогу на правах непосредственного участника или непритязательного посредника, видящего свою задачу во всемирном обеспечении взаимопонимания между участниками диалога. Диалогичность синергетики находит свое отражение и в характере вопрошания природы: процесс исследования закономерностей окружающего мира в синергетике превратился (или находится в стадии превращения) из добывания безликой объективной информации в живой диалог исследователя с природой, при котором роль наблюдателя становится ощутимой, осязаемой и зримой.

В настоящее время  общая методология  науки переживает период, который совмещает  в себе черты эволюции и кризиса. 

  Современная наука,  значительно укрепив  свою базу за  прошедшее столетие, может позволить  себе более либеральный  подход к включению в сферу своего рассмотрения содержания, не имеющего строгой объективной основы. Позитивный смысл этого действия заключается во включении в поле внимания существующих фактов и практик, реально нуждающихся в интеллектуальном анализе. Однако ввиду фактической неготовности науки к исследованию этого содержания объективными методами, процесс сопровождается появлением «нетрадиционных» и «неклассических» наук, симбиозов научного и ненаучного знания и других явлений, которые естественны сами по себе для человеческой познавательной деятельности, но далеки от именно научного знания. Важно то, что при этом происходит наработка подходов к малоисследованному, реально существующему содержанию. Можно указать, например, на крайне актуальную задачу объективного исследовании субъективной реальности, на подступах к которой трудятся психологи, нейрофизиологи и разработчики систем виртуальной реальности и компьютерной анимации. Сама постановки задачи выглядит терминологически противоречивой. 
 
 

  Однак это реальная, крайне важная задача, в основе решения которой лежит изучение и осмысление процессов самоорганизации в нейробиологической, информационной и понятийной средах.

Общие закономерности поведения  систем, порождающих  сложные режимы, позволяют  рассматривать на содержательном, а  иногда и на количественном уровне, такие вопросы, как уровень сложности  восприятия окружающего  мира как функции  словарного запаса воспринимающего  субъекта, роль хаотических  режимов, их иерархий и особенностей в  формировании смысла, грамматические категории  как носители семантического содержания, проблемы ностратического  языкознания (реконструкция  праязыка) как восстановление «фазового портрета»  семейства языков и выделения аттракторов, и многое другое. Можно предположить, что в связи с существующими и грядущими результатами в кинетической химии, нейробиологии, транспьютерном нейрокомпьютинге и в других областях сформируется более определенный теоретический и аксиоматический базис синергетики, благодаря чему, в частности, и критика в ее адрес станет более конструктивной и продуктивной. Несомненно, при всем том, что синергетика полноценно «работает» сегодня как категория научного знания.  

Является  ли синергетика междисциплинарным  подходом, совершенно новой наукой или  просто каким-то философским  взглядом – это  еще предстоит доказать. Однако новые идеи и неожиданные подходы к известным проблемам составляет несомненный интерес к этой отрасли знания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература 

1. Аршинов В.И.. Синергетика  как феномен постнеоклассической науки, М. ИФ РАН, 1999 

2. Блинков А.В., Киселев  А.Н. Решение всех  проблем. Неординарное  мышление и поведение.  Екатеринбург: Баско, 1994 

3. Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика? // В кн. Нелинейные волны. Самоорганизация. М., Наука, 1983.  

4. Большой энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1991.  

5. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах М: Мир, 1979. 
 

Информация  с Интернета: 

http://www.iph.ras.ru/~mifs/Malin1r.htm

МОСКВА 2000 

Министерство  образования и  науки РФ Государственного образовательного учреждения высшего профессионального  образования «Чувашский государственный  педагогический университет  им. И.Я.Яковлева. 

Кафедра философии. 

Контрольная работа

по  курсу 

«Концепции  современного естествознания»

на  тему: « Синергетика»   
 
 
 
 

      студентки 2 курса группы АП

                                                                заочного отделения

                                                                психолого-педагогического   

                                                                факультета

      Демидовой Л.В.

                                                                             Шифр: 09034 

Чебоксары 2011