Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Синергетика. 9

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.

Глава 1. Синергетика, понятие и сущность

Синерге́тика (от др.-греч. συν- — приставка со значением совместности и ἔργον — «деятельность») — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «…Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы…». [8, C.35]

Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем), и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют 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 пригодная для описания любых операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе и т. п. и т. д.
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.

Основное понятие 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 вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния. В обозначенных системах неприменимы ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии, что может привести к образованию новых структур и систем, в том числе и более сложных, чем исходные.

Этот феномен трактуется синергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природе направления эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному и более совершенному.[6, C.68-70]

В отдельных случаях образование новых структур имеет регулярный, волновой характер и тогда они называются автоволновыми процессами (по аналогии с автоколебаниями).

Возникновение термина

Автором термина «Синергетика» является Ричард Бакминстер Фуллер — известный дизайнер, архитектор и изобретатель из США.

Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.

С. Улам, много работавший с ЭВМ, в 1964 году в своей книге «Нерешенные математические задачи» (М.: Наука, 1964.-168) высоко оценил синергию — непрерывное сотрудничество между машиной и её оператором, осуществляемое за счёт вывода информации на дисплей.[5, C. 135]

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 пришёл к выводу о необходимости единого «синергетического» подхода, 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, ввёл Герман Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика».

Предмет, методы и школы синергетики.

Область исследований синергетики чётко не определена и вряд ли может быть ограничена, так как её интересы распространяются на все отрасли естествознания. Общим признаком является рассмотрение динамики любых необратимых процессов и возникновения принципиальных новаций. Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей теоретической физики: нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, дифференциальной топологии, неравновесной статистической физики. Существуют несколько школ, в рамках которых развивается синергетический подход:

Школа нелинейной оптики, квантовой механики и статистической физики Германа Хакена, с 1960 года профессора Института теоретической физики в Штутгарте. В 1973 году он объединил большую группу учёных вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет 69 томов с широким спектром теоретических, прикладных и научно-популярных работ, основанных на методологии синергетики: от физики твёрдого тела и лазерной техники и до биофизики и проблем искусственного интеллекта.
Физико-химическая и математико-физическая Брюссельская школа Ильи Пригожина, 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. Эта школа, основные представители которой работают теперь в США, не пользуется термином «синергетика», а предпочитает называть разработанную ими методологию «теорией диссипативных структур» или просто «неравновесной термодинамикой», подчёркивая преемственность своей школы пионерским работам Ларса Онзагера в области необратимых химических реакций (1931 г).

В России:

Концептуальный вклад в развитие синергетики внёс академик Н. Н. Моисеев — идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природы.
Математический аппарат теории катастроф, пригодный для описания многих процессов самоорганизации, разработан российским математиком В. И. Арнольдом и французским математиком Рене Томом.
В рамках школы академика А. А. Самарского и члена-корреспондента РАН С. П. Курдюмова разработана теория самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента (включая теорию развития в режиме с обострением).
Синергетический подход в биофизике развивается в трудах членов-корреспондентов РАН М. В. Волькенштейна и Д. С. Чернавского.
Синергетический подход в теоретической истории (историческая математика) с подразделами клиодинамика и клиометрика, развивается 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 и др.

Приложения синергетики распределились между различными направлениями:

теория динамического хаоса исследует сверхсложную упорядоченность, напр. явление турбулентности;
теория детерминированного хаоса исследует хаотические явления, возникающие в результате детерминированных процессов (в отсутствие случайных шумов);
теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;
теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;
лингвистическая синергетика и прогностика.[8, C.115 - 147]

Синергетический подход в естествознании

Основные принципы:

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 систем 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, изменения на макроскопическом (системном) 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 обобщённый математический аппарат синергетики)
Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт 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 займёт система. [7, C. 200 - 205]

Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:

Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции.
Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия. В точке равновесия сколь угодно сложная система обладает максимальной энтропией и не способна к какой-либо самоорганизации. В положении, близком к равновесию и без достаточного притока энергии извне, любая система со временем ещё более приблизится к равновесию и перестанет изменять своё состояние.
Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Такие флуктуации обычно подавляются во всех динамически стабильных и адаптивных системах за счёт отрицательных обратных связей, обеспечивающих сохранение структуры и близкого к равновесию состояния системы. Но в более сложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне и усилению неравновесности, 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 приводят либо к разрушению прежней структуры, либо к возникновению нового порядка. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то состояние системы после бифуркации обусловлено действием суммы случайных факторов.
Самоорганизация, имеющая своим исходом образование через этап хаоса нового порядка или новых структур, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности, обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие значения вероятностей своих флуктуаций. В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для 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 извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.
Этап самоорганизации наступает только в 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 относительно положения системы и последующей корректировки этого положения к исходному состоянию исполнительными механизмами. В самоорганизующейся, в эволюционирующей системе возникшие изменения не устраняются, а накапливаются и усиливаются вследствие общей положительной реактивности системы, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур, образованных из элементов прежней, разрушенной системы. Таковы, к примеру, механизмы фазовых переходов вещества или образования новых социальных формаций.
Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи сопровождаются 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 к возникновению новых структур и систем, что наряду с явлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в Природе. [4, C. 156 - 170]

Глава 2. Ученые о понятии синергетика

Мишель Фуко: основание теории археологии знания.

Мишель (Поль-Мишель) Фуко - французский социальный теоретик, родился в 1926 году. Является одним из основоположников постструктурализма. Фуко один из первых выступил с критикой традиционных принципов социальных наук. За это приобрел известность «агрессивного антисциентиста» и сам подвергался нелицеприятной критике.

Метод деконструкции

Фуко предложил особый метод исследования дискурсивных практик. Он состоит из двух взаимосвязанных исследовательских приемов. Первый - деконструкция дискурса на составляющие его компоненты. Этот прием позволяет скрупулезно описать отдельные культурные практики или знание, устранив «налет» субъективного, человеческого фактора, который мог в них потенциально присутствовать. В итоге исследователь должен стремиться к тому, чтобы определить правила образования конкретного дискурса в определенное историческое время. Так, например, речь может идти о правилах образования понятий в конкретной области знания. Эти правила образования понятий существуют не только в сознании конкретных индивидов, но сами по себе. Заметим, что, начиная с Фуко, метод деконструкции стал весьма характерен для других версий постструктурализма, а также и для ряда теорий постмодерна. [1, C. 45 - 47]

Эпистема

Вторая составляющая метода Фуко - индукция от конкретных дискурсов к обобщенной «эпистеме», под которой понимается общая, характерная для конкретного исторического периода система мышления, научного теоретизирования. Это может касаться как правил построения отдельных теорий, так и целых отраслей знания - философии, социологии, экономики, лингвистики и т.д. Так, согласно теории археологии знания формы «эпистем» в истории человеческой цивилизации неоднократно существенно менялись. Формы «эпистем», как считает Фуко, непосредственно связаны с характером общественных укладов, определяют особенности всех других сфер жизнедеятельности людей.

Постструктурализм Ж. Дерриды

Жак Деррида (Derrida) - французский социальный теоретик, родился в 1930 году. Преподавал в ведущих университетах Франции - Сорбоне, Высшей Нормальной школе, Высшей школе социальных исследований. Ж. Деррида был одним из учеников Фуко, что и предопределило постструктуралистскую направленность его произведений. В 1966 г. Ученый провозгласил приход эры постструктурализма и написал на эту тему много работ. Ж. Деррида автор порядка сорока книг.

Грамматология: неодетерминистская теория развития

Так же как М. Фуко, Деррида использует методологический инструментарий языкознания для интерпретации новых социальных реалий, придавая ему новый, особый смысл. Так, изначально грамматология появилась как лингвистическая дисциплина, изучающая взаимосвязи между письменными знаками и звуками речи. В постструктурализме Дерриды грамматология - теория, изучающая роль письменности в культуре и истории человеческой цивилизации. При этом в письменном языке видятся не какие-либо законы, а прежде всего, случайности и нестабильности. В разных контекстах слова имеют различные значения. Более того, сама письменность трактуется вне принудительной каузальности между буквами алфавита и звуками речи, а как любая программа, определяющая содержание процессов (графема или генетический код, задающий развитие качеств человека, кибернетическое программирование и т.д.). Тем самым грамматология обретает устремленность к философии и социологии с акцентом на использование эмпирического анализа конкретных письменностей.

«Смерть Автора»

Чтобы обосновать отказ от принудительной каузальности, внешней причинности развития современных социальных реалий, Деррида использует метафору о «Смерти Автора», развивая тем самым идеи своего учителя - М. Фуко о гибели традиционной стабильности, выраженные также метафорически посредством понятия о «Смерти субъекта». Постулат о смерти Автора, по существу, означает отрицание роли внешней причинности вообще и диктатуры Творца, задающего жесткие параметры социальной жизни, в особенности. В работе <Страсти> Деррида, заочно полемизируя со сторонниками традиционного детерминизма, в частности, пишет: «Какой пример? Вот этот. Несомненно, говоря «вот этот», я уже говорю больше и нечто другое, я говорю нечто, что выходит за рамки tode ti, данности этого примера. Сам пример в качестве такового выходит за рамки своей единичности в той же степени, что и своей идентичности. Так же как и сторонники синергетики постструктуралисты подобное развитие рассматривают как частный случай. «Суверенность не уклоняется от диалектики», - замечает Деррида. [5, C. 89 - 93]

Деконструкция: теоретическое обоснование.

Как было отмечено выше, метод деконструкции практически используется всеми представителями постмодернизма. Но у Ж. Дерриды он имеет свой смысл. Кроме того, деконструкция получает и теоретическое обоснование в целом ряде его работ, начиная с «Нечто, относящееся к грамматологии». Как определяет сам Деррида, деконструкция есть движение опыта, открытого к абсолютному будущему грядущего, опыта, по необходимости неопределенного, абстрактного, опустошенного, опыта, который явлен в ожидании другого и отдан ожиданию другого и события. В его формальной чистоте, в той неопределенности, которую требует этот опыт, можно обнаружить его внутреннее родство с определенным мессианским духом».

Деконструкция как специфическая методология исследования любого социального текста, но прежде всего литературного, предполагает выявление скрытых в нем, по словам Дерриды, «спящих смыслов», перешедших в современный тест из «первописьма» - мыслительных стереотипов и других дискурсивных практик прошлого.

Иными словами, любые значения никогда и ни в каком месте не обретают застывшую структурную форму. В итоге Деррида приходит к выводу о принципиальной невозможности отобразить содержание бытия, ибо, анализируя элементы письма с помощью деконструкции, исследователь, по существу, имеет дело с «истиранием» бытия и следов присутствия человека.

Что же конкретно дает деконструкция исследователю? По мнению социолога, эта методология позволяет в одной плоскости рассмотреть как действительность, так и её рефлексию индивидами. Причем, исходя из того, что стираются грани между объективными экономическими, политическими, образовательными структурами и субъективным их восприятием сознанием людей. Предметом для деконструкции прежде всего является иррациональный характер отношений между «материальными» институтами государственной власти и «факультетами» философии, права, медицины и др. По мнению Дерриды, власть - это господство любых ментальных структур.

Деконструкция как раз предполагает работу по выявлению природы человеческого непонимания, показывает, что смысл авторитета любых структур имеет внутреннюю противоречивость. Как считает Деррида, исходное различие смысла и бытия не может быть преодолено за счет однозначного смысла. [2, C.90]

Ульрих Бек: создание теории общества риска

Ульрих Бек (U. Beck) - родился в 1944 году, немецкий социолог, автор теории общества риска.

Риски модерна: методологические и социокультурные подходы

У. Бек по своим воззрениям не столь радикален, как М. Фуко или Ж. Деррида. По мнению У. Бека, современный мир пока не вышел за рамки модерна, т.е. не перешел к постмодерну. Скорее, из классической, индустриальной стадии оинразвился в стадию общества риска, сохраняя при этом многие черты предшествующего развития. Однако Бек полностью поддерживает идеи постструктурализма о неодетерниминизме и нелинейном развитии. [3, 67 - 73]

Из методологических ориентаций Бека следует, что риски модерна не уходят корнями в прошлое. Они, скорее, связаны с опасностями настоящего и будущего.

Как считает Бек, прежние научные методологии, основанные на принудительной каузальности, более не являются удовлетворительными. Если при анализе рисков, ставка делается на выявление жестких причинно-следственных связей, то непредвиденными последствиями тому может быть аккумуляция современных рисков. Социолог отмечает, что риски модерна вошли в противоречие с ориентациями людей на индустриальные социокультурные ценности, особенно это касается стремлений к росту благосостояния. Дело в том, что дальнейшее наращивание производства благ неминуемо ведет к увеличению рисков. «В индустриальном обществе, - замечает У. Бек, - <логика> производства богатства доминирует над «логикой» производства риска: Выгода от технико - экономического «прогресса» все больше оттесняется на задний план производством рисков. Причем новые риски, в отличие от традиционных, не привязаны жестко к конкретному месту и времени. Так, чернобыльская катастрофа затронула целый ряд государств, а её генетические эффекты могут проявиться у будущих поколений. Риски, как и благосостояние, распределяются по социальному принципу: они становятся, прежде всего, уделом малоимущих. У. Бек пишет: «История распределения рисков показывает, что риски, как и богатства, распределяются по классовой схеме, только в обратном порядке: богатства сосредотачиваются в верхних слоях, риски в низших. По всей видимости, риски не упраздняют, а усиливают классовое общество. К дефициту снабжения добавляется чувство неуверенности и избыток опасностей». Эта тенденция, считает Бек, прослеживается и среди стран. Рисков чаще и больше встречается в менее развитых странах. [4, C. 103]

Рефлексивность структур модерна

Именно так Бек обозначает квинтэссенцию современной фазы модерна. По его мнению, главной особенностью современного западного общества является все увеличивающаяся свобода индивидов от влияния общественных структур. В результате перед людьми открываются невиданные ранее возможности рефлексивного созидания не только себя, но и обществ, в которых они живут. Рефлексивность распространяется на жизненные ориентации и ценности. Появляются новые тенденции в мышлении и поведении людей: если ранее они были прежде всего обеспокоены благосостоянием, то теперь - рисками. Соответственно политический потенциал общества риска должен рассматриваться и анализироваться в социологии и теории возникновения и распространения знания о рисках.