Концепции современной философии. Синергетика и самоорганизация

Московский Государственный  Университет Культуры и Искусств

Институт  культурологи и музееведения 
 
 
 

РЕФЕРАТ

по дисциплине:

         Философия

Тема: «Концепции современной  философии. Синергетика и самоорганизация» 
 
 
 

                                                     Выполнила:

                                                     Сковпень Светлана

                                                     Специальность:

                                                     Межкультурные

                                                     коммуникации

                                                     Группа: 13112о

                                                     Руководитель:

                                                                                   Сторублевцева Д.А. 
 
 
 

   Москва

      2011

Содержание:

Введение.

1. Начала синергетики.
1. Научные школы (течения) в синергетике.
2. Синергетика:
1. Основные идеи синергетики;
2. Предмет синергетики;
3. Объекты синергетики.
3. Диссипативная самоорганизация (синергетический подход).

Вывод.

Список литературы.

Введение.

  Человечество  ступило на новую ступень своего развития, которую называют информационным обществом. В таких условиях возникновение  новых парадигм познания вполне закономерно  и наиболее интегральным в них  становится синергетика.

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

  Синергийный подход полагает нелинейное развитие по бифуркационному сценарию, когда новое качество человека и общества не является результатом закономерного поступательного развития, а выступает следствием выбора одного из множества вариантов.

  Во второй половине ХХ века изучение непростых, самоорганизующихся систем вступило в круг важнейших задач развития научного знания. К числу таких систем стали приурочивать социальные, информационные и биологические, физические и химические среды, психику человека, головной мозг и многое другое. Наступило осознание, что трансформация физических представлений по своему значению выделилась из физических наук, перешагнув на уровень космологических проблем, что изучение самоорганизации находится на границе естествознания и философии и необходимо создание определенной картины мира. В развитии этих наук этот период признается эпохой, миновавшей возможность безапелляционных утверждений и взаимоисключающих позиций. Получается, что методологическое и мировоззренческое осмысление самоорганизации стало символом перехода в XXI век. Этим и мотивируется наше стремление разобраться в истории вопроса, содержании терминов и основных понятий синергетики. 

Начала  синергетики.

  Такое направление  как синергетика появилась в начале 70-х годов XX века. До этого периода времени считалось, что между неорганической и органической, живой природой есть некий непреодолимый барьер. Только живой природе характерны эффекты саморегуляции и самоуправления.

   Синергетика  связала между собой неорганическую и живую природу. Она стремиться ответить на вопрос возникновения макросистемы, в которых мы живем. Во многих случаях процесс упорядочения и самоорганизации связан с взаимодействием подсистем, образующих систему. Вместе с процессами самоорганизации синергетика занимается вопросами самодезорганизации, т.е. возникновения хаоса в динамических системах. Как правило, исследуемые системы являются диссипативными, открытыми системами.

   Фундаментом синергетики является гармония явлений, методов и моделей, с которыми она сталкивается при исследовании возникновения порядка из беспорядка или хаоса - в химии (реакция Белоусова - Жаботинского), космологии (спиральные галактики), экологии (организация сообществ) и т.д. Примером самоорганизации в гидродинамике служит образование в подогреваемой жидкости (начиная с некоторой температуры) шестиугольных ячеек Бенара, возникновение тороидальных вихрей (вихрей Тейлора) между вращающимися цилиндрами. Пример вынужденной организации - синхронизация мод в многомодовом лазере с помощью внешних периодических воздействий. Интерес для понимания законов синергетики представляют процессы предбиологической самоорганизации до биологического уровня. Самоорганизующиеся системы исторически возникли в период появления жизни на Земле.

   Создателем  синергетического направления и  изобретателем термина «синергетика»  является профессор Штутгартского университета и директор Института теоретической физики и синергетики Герман Хакен. Он впервые использовал этот термин для обозначения нового научного направления. Хакен стал пользоваться им в этих целях на своих лекциях в 1969 г. В интервью Е.Н. Князевой для журнала «Вопросы философии» Г. Хакен так объясняет свой выбор: «Я выбрал тогда слово «синергетика», потому что за многими дисциплинами в науке были закреплены греческие термины. Я искал такое слово, которое выражало бы совместную деятельность, общую энергию что-то сделать … Я преследовал цель привести в движение новую область науки … уже тогда я видел, что существует поразительное сходство между совершенно различными явлениями, например, между излучением лазера и социологическими процессами или эволюцией, что должно быть только вершиной айсберга. Правда, в то время я не подозревал, что эта область может оказать влияние на столь многие и отдаленные области исследования, как, например, психология и философия». По Хакену, синергетика занимается изучением систем, которые состоят из огромного числа деталей, которые сложным образом взаимодействующих между собой. Слово «синергетика» как раз и обозначает «совместное действие», отмечая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Научные школы (течения) в  синергетике.

  Область изучения синергетики чётко неопределенна, неограниченна, так как её интересы охватывают все области естествознания. Общим признаком для них считается возникновение принципиальных новаций и изучение динамики любых необратимых процессов. Из теории катастроф, тензорного анализа, нелинейной неравновесной термодинамики, дифференциальной топологии, теории групп, неравновесной статистической физики, из различных отраслей теоретической физики и состоит синергетический математический аппарат.

  В синергетике к настоящему времени сложилось уже несколько школ, которые окрашены в те тона, которые привносят их сторонники, идущие к осмыслению идей синергетики с позиции своей исходной дисциплинарной области, будь то математика, физика, биология или даже обществознание.

  Это такие  школы, как:

1. Брюссельская школа (физико-химическая и математико-физическая) Ильи Романовича Пригожина¹, 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.
2. Школа нелинейной оптики, квантовой механики и статистической физики Германа Хакена². Он смог объединить большую группу вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет уже более 69 томов с широким спектром работ.

  Перу российского и французского математиков В.И. Арнольда и Р. Тома принадлежат классические работы, которые развивают математический аппарат описания катастрофических синкретических процессов. Эту теорию по-разному называют: теория особенностей, катастроф или бифуркаций.

  Что касается России, то синергетика и тут не обошла стороной наших ученых, а  именно:

1. Академик Н.Н.Моисеев внёс концептуальный вклад в  развитие синергетики, а именно идею универсального эволюционизма и коэволюции  природы и человека.
2. Российский и французский математики В.И.Арнольд и Рене Том разработали математический аппарат теории катастроф, пригодный для описания многих процессов самоорганизации.
3. Член-корреспондент РАН С.П. Курдюмов и академик А.А. Самарский, в рамках школы которого они разработали теорию самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперемента.
4. Члены-корреспонденты РАН М.В. Волькенштейн и Д.С. Чернавский развили синергетический подход в биофизике.
5. В работах Д. С. Чернавского, Г. Г. Малинецкого, Л. И. Бородкина, С. П. Капицы, А. В. Коротаева, С. Ю. Малкова, П. В. Турчина, А. П. Назаретяна развивается синергетический подход в теоретической истории с подразделами клиодинамика и клиометрика.

  Приложения  синергетики распределились между  различными направлениями:

1. теория динамического хаоса исследует сверхсложную упорядоченность, напр. явление турбулентности;
2. теория детерминированного хаоса исследует хаотические явления, возникающие в результате детерминированных процессов (в отсутствие случайных шумов);
3. теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;
4. теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;
5. лингвистическая синергетика и прогностика.

  Синергетика.

  Тремя основными идеями синергетики являются:

1. неравновесность
2. открытость
3. нелинейность

  Состояние равновесия в синергетике может быть как  устойчивым, так и динамическим. Если при изменении параметров системы, которая возникла из-за внешних и внутренних возмущений, система способна вернуться в изначальное состояние, то речь ведется о стационарном состоянии равновесия. Когда речь идет об изменении параметров, влекущих за собой дальнейшие изменения с усилением в течении некоторого времени и идущие в том же направлении, то тогда имеет место состояние неустойчивого, а точнее динамического равновесия. Важно отметить, что состояние такого рода устойчиво, которое может возникнуть в системе, находящейся вдали от стационарного равновесия.

  Для систем открытых равновесие является лишь мигом в процессе постоянных изменений, тогда как закрытые системы могут большой отрезок времени находиться в состоянии равновесия. Системы, которые не способны к самоорганизации и развитию, подавляющие отклонения от своего постоянного состояния, когда самоорганизация и развитие предполагают его качественное изменение, называются равновесными.

  Неравновесность определяется как состояние открытой системы, при котором наблюдается искажение её видимых параметров, то есть её структуры, состава и поведения. И. Пригожин говорит в своей статье «Философия нестабильности» о том, что наше восприятие природы становится дуалистическим, и стержневым моментом в таком восприятии становится представление о неравновесности. Причем неравновесности, ведущей не только к порядку и беспорядку, но открывающей также возможность для возникновения уникальных событий, ибо спектр возможных способов существования объектов в этом случае значительно расширяется (в сравнении с образом равновесного мира).

  Открытость – это способность, которая позволяет системе постоянно обмениваться веществом, например, энергией, информацией с внешней средой и обладать как «стоками», то есть зонами диссипации, рассеяния, «сброса» энергии, в следствии взаимодействия которых происходит сглаживание неоднородности в структуре системы, так и «источниками» - зонами подзарядки её энергией внешней среды, действие которых способствует увеличению структурной неоднородности данной системы. Открытость, при наличии внешних источников, является важным условием бытия неравновесных состояний, в противоположность замкнутой системе, которая неизбежно стремиться к состоянию равновесному и однородному, в соотношении со вторым началом термодинамики.

  Нелинейность – это свойство, которое позволяет системе иметь в своей структуре разные стационарные состояния, которые гармоничны с допустимыми законами поведения этой системы. Каждый раз, когда действия этих объектов получается наглядно изобразить системой уравнений, то эти уравнения в математическом смысле оказываются нелинейными. Возникновение спектра решений взамен на одно единственное решение системы уравнений, которые описывают поведение системы, с таким свойством соответствует математическим объектам. Возможный способ поведения системы характеризуется каждым решением из этого спектра. Подсистемы, которые почти не контактируют между собой, которые практически независимо заходят в систему, поведение которых зависит от координации с другими подсистемами, обладают свойством аддитивности(целая система сводима к сумме ее составляющих), в отличие от линейных систем. Система не линейна, когда её поведение определено различными законами, не зависимо от обстоятельств и времени, именно это создает феномен разнообразнейшего и  наисложнейшего поведения, не укладывающегося в единую теоретическую схему. Мы можем сделать вывод из этой поведенческой особенности нелинейных систем, по поводу возможности из прогнозирования и управления. Эволюция поведения и развития данного типа систем сложна и неоднозначна, поэтому внешние или внутренние воздействия вызывают отклонения такой системы от ее нормального состояния в любом направлении. При одних условиях стационарное состояние устойчиво, а при других нет, что доказывает переход из одного состояния в другое.

   Нелинейность  можно рассмотреть как нестандартную  реакцию на внешние воздействия, когда «правильное» воздействие оказывает большее влияние на эволюцию системы, чем воздействие более сильное, которое не организованно адекватно ее собственным тенденциям. Делая вывод из этой ситуации, скажем, что главной заслугой синергетики является открытие механизма резонансного возбуждения. Это показывает нам, что система, которая находится в неравновесном состоянии, чувствительна к воздействиям, которые согласованны с ее собственными свойствами. Поэтому флуктуации во внешней среде являются не «шумом», а фактором генерации новых структур. Малые системы, которые согласованны с её внутренним состоянием, воспринимают внешние воздействия более чувствительно, нежели чем большие. Нелинейные системы, демонстрируют неожиданно сильные ответные реакции на релевантные их внутренней организации, резонансные возмущения.

  Существование потенциальности как свойства (характеристики) данного типа систем имплицитно заложено в понятии нелинейности. Существовать одновременно и актуально в одной и той же системе качественно разные состояния одной и той же нелинейной не могут. Именно тогда, когда подходящий определенному качеству системы обыденное состояние существует проявлено, то дополняющие друг друга качества и стационарные состояния существуют лишь потенциально, вне её пространственной и временной определенностей, так как они могут быть актуализированы только при иных условиях.

   В квантовой теории поля, современной физики, находят своё эмпирическое приложение теоретические конструкции, фиксирующие единство потенциальной и актуализированной реальности. Сущность поля в квантовой теории как фундаментального физического объекта составляют виртуальные процессы и виртуальные состояния физических объектов, а также условия их актуализации.

   Понятие  нелинейность используется все шире, приобретая мировоззренческий смысл. Идея нелинейности включает в себя многовариантность, альтернативность выбора путей эволюции, и её необратимость. Нелинейные системы испытывают влияние случайных, малых воздействий, порождаемых неравновесностью. 

  Синергетика изучает два типа структур:

   1) Так называемые  диссипативные структуры, которые возникают в ходе самоорганизации, которые для осуществления используют диссипативный фактор. Здесь наиболее важной является роль стоков. Такие структуры, тяготеющие к стационарному состоянию, застывают на стоках. Диссипативные структуры появляются в открытых колебательных системах с сильной внешней подпиткой. Запасенная в них энергия  высвобождается именно при поступлении в систему слабых флуктуаций, а ответ системы на эту возбудимость может быть невероятно сильным. Диссипативные структуры «живут» (в системном смысле) за счёт использования отторгнутой энергии внешней среды для собственных нужд.

   Открытая  нелинейная система в критической ситуации неравновесности способна порождать «чудо создания порядка из хаоса», менять тип своего поведения. В ней возможно формирование новых динамических состояний, которые И. Пригожиным были названы диссипативными структурами. Если этот процесс приведет равновесную систему к хаосу, то в неравновесных системах он приведёт, напротив, к возникновению новых структур, устранив все нежизненные, неустойчивые состояния. «Диссипативность - фактор «естественного отбора», разрушающий все, что не отвечает тенденциям развития, «молоток скульптора», которым тот отсекает все лишнее от глыбы камня, создавая скульптуру».

   В диссипативной  структуре между частицами устанавливаются  дальнодействующие корреляции, меняющие тип поведения - частицы начинают вести себя когерентно, «как по команде» происходит синхронизация пространственно разделенных процессов. Порядок в синергетике понимается как макроскопическая упорядоченность при сохранении микроскопической молекулярной разупорядоченности, то есть порядок на макроуровне вполне мирно уживается с хаосом на микроуровне.

   Возникновение  диссипативных структур носит  пороговый характер. Неравновесная термодинамика соединила пороговый характер с неустойчивостью, показав, что новая структура-это результат раскрытия неустойчивости в результате флуктуаций. Флуктуации – движения элементов микроуровня, обычно расцениваемые как случайные и не составляющие интереса для исследователя. Флуктуации бывают внутренние (внутрисистемные) и внешние (микровозмущения среды). Флуктуации, воздействую на систему, могут иметь совершенно разные для нее последствия, конечно в зависимости с её силой. Если флуктуации открытой системы недостаточно сильны, система ответит на них возникновением сильных тенденций возврата к старому состоянию, структуре или поведению. Если флуктуации очень сильны, система может разрушиться. И, наконец, третья возможность заключается в формировании новой диссипативной структуры и изменении состояния, поведения и/или состава системы.

   Любая из  описанных возможностей может  реализоваться в так называемой  точке бифуркации, вызываемой флуктуациями, в которой система испытывает  неустойчивость. Точка бифуркации  представляет собой переломный, критический момент в развитии  системы, в котором она осуществляет  выбор пути; иначе говоря, это  точка ветвления вариантов развития, точка, в которой происходит  катастрофа. Термином «катастрофа»  в концепциях самоорганизации  называются качественные, скачкообразные  изменения, возникающие при плавном  изменении внешних условий. Просканировав  флуктуационный фон, система решает, какой тип развития избрать (какую флуктуацию закрепить). Проводя аналогии с психологией, можно сказать, что в точке бифуркации система находится в состоянии импринтной уязвимости, где флуктуация импринтирует («впечатывает») новое направление эволюции.

   В середине  века Арнольд Тойнби, анализируя  исторические судьбы различных  цивилизаций, обращал внимание  на точки бифуркации, где выбор  пути (флуктуации) на несколько веков  определял ход развития огромных  государств. Ему принадлежит и  термин "альтернативная история"  для нетрадиционного анализа,  имеющего дело не с одной  реализовавшейся траекторией цивилизации,  государства или этноса, а с  полем возможностей. В противовес  Тойнби, В.С. Капустин приводит  интересную метафору: «Бифуркационный подход в исследовании социокультурных явлений заставляет смотреть на мир не как на своеобразный музей, в котором сохраняется каждый бит информации, а как на процессы постоянно разрушающие старую и генерирующие новую структуру и информацию»3.

   Потенциальных  траекторий развития системы  много и точно предсказать,  в какое состояние перейдет  система после прохождения точки  бифуркации, невозможно, что связано  с тем, что влияние среды  носит случайный характер. С математической  точки зрения, неустойчивость и  пороговый характер самоорганизации  связаны с нелинейностью уравнений.  Как уже было сказано, для линейных уравнений существует одно стационарное состояние, для нелинейных - несколько. Таким образом, пороговый характер самоорганизации связан с переходом из одного стационарного состояния в другое.

   2) Другой тип  структур – нестационарные (эволюционирующие) структуры, возникающие за счет  активности нелинейных источников  энергии. Здесь структура –  это локализованный в определенных  участках среды процесс, имеющий  определенную геометрическую форму  и способный развиваться, трансформироваться  или же переноситься в среде с сохранением формы.

   Подобные  структуры изучаются российской  синергетической школой. Следует  отметить, что фактически эти  два типа структур являются  различными этапами развития  процессов в открытых нелинейных  средах. 

   Объектом синергетики являются системы, которые удовлетворяют, по меньшей мере, двум условиям:

1. они должны быть открытыми;
2. они должны быть существенно неравновесными.

   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. 
 
 
 
 
 

Диссипативная самоорганизация (синергетический  подход)

  Самоорганизация - процесс упорядочения (пространственного, временного или пространственно-временного) в открытой системе, за счёт согласованного взаимодействия множества элементов её составляющих.

  Определение дано в 1980х годах Г. Хакеном в рамках синергетики.

  Характеристика  системы:

1. открытая (наличие обмена энергией/веществом с окружающей средой);
2. содержит неограниченно большое число элементов (подсистем);
3. имеется стационарный устойчивый режим системы, в котором элементы взаимодействуют хаотически (некогерентно).

Характеристика  процесса:

1. интенсивный обмен энергией/веществом с окружающей средой, причём совершенно хаотически (не вызывая упорядочение в системе);
2. макроскопическое поведение системы описывается несколькими величинами — параметром порядка и управляющими параметрами (исчезает информационная перегруженность системы);
3. имеется некоторое критическое значение управляющего параметра (связанного с поступлением энергии/вещества), при котором система спонтанно переходит в новое упорядоченное состояние (переход к сильному неравновесию);
4. новое состояние обусловлено согласованным (когерентным) поведением элементов системы, эффект упорядочения обнаруживается только на макроскопическом уровне;
5. новое состояние существует только при безостановочном потоке энергии/вещества в систему. При увеличении интенсивности обмена система проходит через ряд следующих критических переходов; в результате структура усложняется вплоть до возникновения турбулентного хаоса.

  Примерами самоорганизации  являются:

1. лазер — пространственное упорядочение;
2. ячейки Рэлея — Бенара — пространственное упорядочение;
3. реакция Белоусова — Жаботинского — пространственно-временное упорядочение;

  Нобелевский лауреат Илья Пригожин создал нелинейную модель реакции Белоусова — Жаботинского, так называемый брюсселятор. Так как для возникновения упорядочения в таких системах необходим приток энергии или отток энтропии, её диссипация, Пригожин назвал эти системы диссипативными. Вследствие нелинейности, наличия более одного устойчивого состояния в этих системах, в них не выполняется ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии.

  По аналогии описания самоорганизующихся систем с  фазовыми переходами диссипативная  самоорганизация получила название фазового перехода в неравновесной  системе.

  Методы синергетики  были использованы практически во всех научных дисциплинах: от физики и  химии до социологии и филологии. Градообразование и нейронные сети описаны как диссипативные структуры. В последнее время практически исчезло использование первоначально необходимого математического аппарата нелинейных уравнений. Это привело к тому, что любая система естественного происхождения, не принадлежащая компетенции равновесной термодинамики, стала рассматриваться как самоорганизованная. 

Вывод.

  Как показал  анализ, историческое развитие человеческого  мировоззрения протекала в непрерывной  борьбе между материализмом и  идеализмом. Одерживало верх то духовное, то материально, в различные периоды  развития. Антропоцентризм поставил точку в этой борьбе, которая продолжалась с XV века, так как он подразумевал всесилие человека в прогрессирующем  мире. Именно это и дало интенсивный толчок в процветании, развитии технических и естественных наук, который привел Человечество к состоянию, в котором мы сейчас и находимся. Кроме двух противоположных направлений во все времена развития Человечества существовали представления о неразрывном единстве таких двух начал, как материальное и духовное. До таких представлений человек дошел сам, то есть они не были ему ничем навязаны. Люди, которые разделяли эти представления, объединялись в определенные общества для посвященных, где они увеличивали глубину познания о Единстве Мира. Эзотерика или оккультизм - это наука, которая объединяла древние знания посвященных и устанавливала «единство всего в дном и одного во всем», открывающая основные принципы связи духовного и материального с Космическим Целым и со всеми существами и частями видимого и невидимого Мира.

   Научная программа «Синергетика» стала современной попыткой перехода от полярности материального и духовного начала к сотрудничеству и единению.

   Будущее стоит не за разобщенностью, а за общечеловеческим единством, за социальными технологиями, которые обеспечивают гармонию личных и общественных интересов в общецивилизационном масштабе, а не за разобщенностью, вот в чем не оставляет сомнений синергетическое миропонимание. По мере совершенствования научных технологий и компьютерных систем они постепенно сведут к минимуму (или вообще на нет) проявления субъективизма и некомпетентности в управлении, многократно усилят возможности человеческого интеллекта в моделировании социально-экономических процессов, регулирования их для перехода к постсоциальным формам развития и, в конечном итоге, приобретении способности воспроизвести Жизнь и Разум в мегамире.