Синергетика и ее роль в складывании постнеоклассической модели науки
Самарский государственный университет
Кафедра теории и истории культуры
Синергетика и
ее роль в складывании
Письменная работа по курсу
«История науки»
студентки 3 курса, группы 15301.10,
специальности «Культурология»
Эльтерман Софьи Михайловны
Самара 2011
Структура
- Введение
- Глава 1. Что такое синергетика?
2.1.Понятие синергетики
2.2. Предмет синергетики, ее задачи и цели
2.3. Причины возникновения синергетики
- Глава 2. Роль синергетики в складывании постнеоклассической модели науки.
- Заключение
Введение
В последние
время можно наблюдать
Характеризуя
синергетику как
Для нашего черезвычайно уплотненного, насыщенного событиями, исторического времени, времени быстрых качественных перемен, широкомасштабных технологических инноваций, социальных, национальных кризисов и конфликтов, глобальных сдвигов и потрясений, сопутствовавших раcпаду биполярного мира времен холодной войны, последние тридцать лет – это целая новая эпоха, “ эпоха бифуркации ” (Э.Ласло), если пользоваться языком самой синергетики. За это время синергетика уже не раз оказывалась “на развилке дорог” междисциплинарной и кросскультурной эволюции, пленяя своей новизной и переоткрытием традиции в науке и культуре не только физиков, биологов и математиков, но и историков, социологов, психологов, лингвистов, экологов и экономистов, теологов и искусствоведов.
В этом динамически
открытом, коммуникативном и
Область применения синергетики, которую в большинстве случаев трактуют весьма произвольно и обобщенно, охватила различные области науки. Такая широкая популярность синергетики привела к использованию ставший уже модным термин в самых различных контекстах: синергетический подход к проблемам национальной безопасности, синергетические начала образования и т.д.
В формировании нового мышления в XXI веке синергетика играет большую роль. При создании картины мира возникает необходимость опираться на научные дисциплины интегрального характера. Последние должны охватывать объекты и субъекты косного
В данном реферате мы попытаемся представить основные идеи синергетики, а также отразить как синегргетика повлияла на современную модель постнеоклассической науки.
Глава 1.Что такое синергетика?
Понятие синергетики.
Синергетика (от греч. synergeia — сотрудничество, содействие, соучастие) — междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются общие закономерности процессов перехода от хаоса к порядку и обратно (процессов самоорганизации и самопроизвольной дезорганизации) в открытых нелинейных системах физической, химической, биологической, экологической, социальной и др. природы. Термин "синергетика" был введен в 1969 Г. Хакеном. Синергетика как научное направление близка к ряду др. направлений, таких, как нелинейная динамика, теория сложных адаптивных систем, теория диссипативных структур (И. Пригожин). Термин синергетика иногда используется как обобщенное название научных направлений, в рамках которых исследуются процессы самоорганизации и эволюции, упорядоченного поведения сложных нелинейных систем. С. можно рассматривать как современный этап развития идей кибернетики (Н. Винер, У.Р. Эшби) и системного анализа, в т.ч. построения общей теории систем.
В отличие от системного подхода, где основное внимание акцентируется на связях частей в целом, синергетика исследует причины свойств системы. В системном подходе анализ ведется, как правило, на качественном уровне. Синергетика изучает количественные отношения и параметры.
Синергетика занимается исследованием систем, состоящих из большого (очень большого, огромного) числа частей, компонент или подсистем, другими словами, деталей, сложным образом взаимодействующих между собой.
Синергетика — далеко не единственное научное направление, которое занимается изучением сложных систем. Вместе с тем, используемые в синергетике понятия делают синергетический подход уникальным, причем не только в концептуальном, но и в операциональном плане. В отличие от других научных направлений, обычно возникавших на стыке двух наук, когда одна наука давала новому направлению предмет, а другая — метод исследования, синергетика опирается на сходство математических моделей, игнорируя различную природу описываемых ими систем.
Одним из разделов
синергетики является физика автоматизированных
сред и протекающих в них
Предмет синергетики, ее задачи и цели
Анализ, вскрывающий причину неожиданного явления, и составляет предмет синергетики.
Метод (или математический аппарат), который используется в синергетике,— это теория динамических систем.
Сравним системы, существующие в природе, с теми, которые созданы человеком.
Для существующих в природе систем характерна устойчивость относительно внешних воздействий, самообновляемость, возможность к самоусложнению, росту, развитию, согласованность всех составных частей. Для созданных человеком систем характерны — резкие ухудшения функционирования даже при сравнительно небольшом изменении внешних воздействий или ошибках в управлении.
Вывод: нужно позаимствовать опыт построения организации, накопленный природой, и использовать его в нашей деятельности.
Отсюда вытекает одна из задач синергетики — выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. Здесь акцент делается на принципах построения организации, ее возникновении, развитии и самоусложнении.
При решении самых разных задач от физики и химии до экономики и экологии создание и сохранение организации, формирование упорядоченности является либо целью деятельности, либо ее важным этапом.
Вопрос об оптимальной упорядоченности и организации особенно остро стоит при исследованиях глобальных проблем — энергетических, экологических, многих других, требующих привлечения огромных ресурсов. Здесь нет возможности искать ответ методом проб и ошибок, а "навязать" системе необходимое поведение очень трудно. Гораздо разумнее действовать, опираясь на знание внутренних свойств системы, законов ее развития. В такой ситуации значение законов самоорганизации, формирования упорядоченности в физических, биологических и других системах трудно переоценить.
Другая причина, обусловившая создание синергетики, — необходимость при решении ряда задач науки и техники анализировать сложные процессы различной природы, используя при этом новые математические методы.
Классическая математическая физика (т. е. наука об исследовании математических моделей физики) имела с линейными уравнениями. Формально это уравнения, в которые неизвестные входят только в первой степени. Реально они описывают процессы, идущие одинаково при разных внешних воздействиях. С увеличением интенсивности воздействий изменения остаются количественными, новых качеств не возникает. Область применения линейных уравнений необычайно широка. Она охватывает классическую и квантовую механику, электродинамику и теорию волн. Методы их решения, разрабатывавшиеся в течение столетий, обладают большой общностью и эффективностью.
Однако ученым все чаще приходится иметь дело явлениями, где более интенсивные внешние воздействия приводят к качественно новому поведению системы. Здесь нужны нелинейные математические модели. Их анализ — дело гораздо более сложное, но при решении многих задач он необходим. Это приводит к формированию широкого фронта исследований нелинейных явлений, к попыткам создать общие подходы, применимые ко многим системам (к таким подходам относится и синергетика). Современная наука все чаще формулирует свои закономерности, обращаясь к более богатому и сложному миру нелинейных математических моделей.
Причины возникновения синергетики
Возникновение
синергетики было неоднозначно воспринято
научным сообществом. Одни говорили
о новой парадигме в
Столь широкий разброс мнений связан с некоторыми необычными особенностями синергетики и ее взаимосвязями с другими науками.
В отличие от наук, возникавших на стыке двух дисциплин, например, физической химии или химической физики, одна из которых предоставляет новой науке предмет, а другая — метод исследования, синергетика опирается на методы, одинаково приложимые к различным предметным областям, и изучает сложные («многокомпонентные») системы безотносительно к их природе. Ясно, что ученый, который знакомится с синергетикой с позиции той науки, которой он занимается, прежде всего обращает внимание на те ее аспекты, которые наиболее близки основным идеям знакомой ему области знания. Что же касается отличий синергетики от наук «со стажем», то они остаются в тени. Между тем такие отличия существуют. Синергетика обращает внимание на то, что при традиционном подходе остается за рамками рассмотрения. Например, термодинамика и теория информации изучают статику, тогда как для синергетики основной интерес представляет динамика. Неравновесные фазовые переходы синергетических систем, включающие в себя колебания, пространственно-временные структуры и хаос, отличаются несравненно бoльшим разнообразием, чем фазовые переходы систем, находящихся в состоянии теплового равновесия. В отличие от кибернетики, занимающейся разработкой алгоритмов и методов, позволяющих управлять системой так, чтобы та функционировала заданным образом, синергетика изучает самоорганизацию системы при произвольном изменении управляющих параметров. В отличие от теории динамических систем, которая игнорирует флуктуации в точках бифуркации, синергетика занимается изучением стохастической динамики во всей ее полноте в подпространстве зависящих от времени управляющих параметров.
Глава 2. Роль синергетики в складывании постнеоклассической модели науки.
Вопросом о влиянии синергетики на структуру постнеоклассческого мышления занимаются многие современные ученые. Однако мне бы хотелось остановиться на работах В.С. Степина и В. И. Аршинова.
Проанализировав статьи этих авторов, можно выделить несколько основных идей.
Системы, составляющие предмет изучения синергетики, могут быть самой различной природы и содержательно и специально изучаться различными науками, например, физикой, химией, биологией, математикой, нейрофизиологией, экономикой, социологией, лингвистикой (перечень наук легко можно было бы продолжить). Каждая из наук изучает "свои" системы своими, только ей присущими, методами и формулирует результаты на "своем" языке. При существующей далеко зашедшей дифференциации науки это приводит к тому, что достижения одной науки зачастую становятся недоступными вниманию и тем более пониманию представителей других наук.
В отличие от традиционных областей науки синергетику интересуют общие закономерности эволюции (развития во времени) систем любой природы. Отрешаясь от специфической природы систем, синергетика обретает способность описывать их эволюцию на интернациональном языке, устанавливая своего рода изоморфизм двух явлений, изучаемых специфическими средствами двух различных наук, но имеющих общую модель, или, точнее, приводимых к общей модели. Обнаружение единства модели позволяет синергетике делать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсем другой, быть может, весьма далекой от нее области науки и переносить результаты одной науки на, казалось бы, чужеродную почву.
Следует особо подчеркнуть, что синергетика отнюдь не является одной из пограничных наук типа физической химии или математической биологии, возникающих на стыке двух наук (наука, в чью предметную область происходит вторжение, в названии пограничной науки представлена существительным; наука, чьими средствами производится "вторжение", представлена прилагательным; например, математическая биология занимается изучением традиционных объектов биологии математическими методами). По замыслу своего создателя профессора Хакена, синергетика призвана играть роль своего рода метанауки, подмечающей и изучаюшей общий характер тех закономерностей и зависимостей, которые частные науки считали "своими". Поэтому синергетика возникает не на стыке наук в более или менее широкой или узкой пограничной области, а извлекает представляющие для нее интерес системы из самой сердцевины предметной области частных наук и исследует эти системы, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами, носящими общий ("интернациональный") характер по отношению к частным наукам. Физик, биолог, химик и математик видят свой материал, и каждый из них, применяя методы своей науки, обогащает общий запас идей и методов синергетики.
Как и всякое научное направление, родившееся во второй половине ХХ века,синергетика возникла не на пустом месте. Ее можно рассматривать как преемницу и продолжательницу многих разделов точного естествознания, в первую очередь (но не только) теории колебаний и качественной теории дифференциальных уравнений. Именно теория колебаний с ее "интернациональным языком", а впоследствии и "нелинейным мышлением" (Л.И. Мандельштам) стала для синергетики прототипом науки, занимающейся построением моделей систем различной природы, обслуживающих различные области науки. А качественная теория дифференциальных уравнений, начало которой было положено в трудах Анри Пуанкаре, и выросшая из нее современная общая теория динамических систем вооружила синергетику значительной частью математического аппарата.
Любые объекты окружающего нас мира представляют собой системы, то есть совокупность составляющих их элементов и связей между ними. Элементы любой системы, в свою очередь, всегда обладают некоторой самостоятельностью поведения. При любой формулировке научной проблемы всегда присутствуют определенные допущения, которые отодвигают за скобки рассмотрения какие-то несущественные параметры отдельных элементов. Однако этот микроуровень самостоятельности элементов системы существует всегда. Поскольку движения элементов на этом уровне обычно не составляют интереса для исследователя, их принято называть “флуктуациями”. В нашей обыденной жизни мы также концентрируемся на значительных, информативных событиях, не обращая внимания на малые, незаметные и незначительные процессы.
Малый уровень
индивидуальных проявлений отдельных
элементов позволяет говорить о
существовании в системе некото
Именно отрицательные обратные связи, таким образом, создают и окружающий нас мир, как устойчивую систему устойчивых систем. Стабильность и устойчивость, однако, не являются неизменными. При определенных внешних условиях характер коллективного взаимодействия элементов изменяется радикально. Доминирующую роль начинают играть положительные обратные связи, которые не подавляют, а наоборот – усиливают индивидуальные движения составляющих. Флуктуации, малые движения, незначительные прежде процессы выходят на макроуровень. Это означает, кроме прочего, возникновение новой структуры, нового порядка, новой организации в исходной системе.
Момент, когда исходная система теряет структурную устойчивость и качественно перерождается, определяется системными законами, оперирующими такими системными величинами, как энергия, энтропия. "Мне кажется, что особую роль в мировом эволюционном процессе играет принцип минимума диссипации энергии. Сформулирую его следующим образом: если допустимо не единственное состояние системы (процесса), а целая совокупность состояний, согласных с законами сохранения и связями, наложенными на систему (процесс), то реализуется то ее состояние, которому отвечает минимальное рассеяние энергии, или, что то же самое, минимальный рост энтропии." Н.Н.Моисеев, академик РАН.
В современной науке сформировалось новое видение природной среды, в которой протекает жизнедеятельность людей. Природа начинает рассматриваться не как конгломерат качественно специфических объектов и даже не как механическая система, но как целостный живой организм, преобразование которого человеком может проходить лишь в определенных границах. Нарушение этих границ приводит к изменению системы, ее переходу в качественно иное состояние, могущее вызвать необратимую деградацию системы, исчезновение многих биогеоценозов и гибель человечества.
Вплоть до середины XX столетия такое «организмическое» понимание окружающей человека природы воспринималось бы как своеобразный атавизм, возврат к полумифологическому сознанию, не согласующемуся с научными идеями и принципами. Но после того, как сформировались и вошли в научную картину мира представления о живой природе как сложном взаимодействии экосистем, после становления и развития идей В.И. Вернадского о биосфере как целостной системе жизни, взаимодействующей с неорганической оболочкой Земли, после развития современной экологии, это новое понимание непосредственной сферы человеческой жизнедеятельности как организма, а не как механической системы, стало научным принципом, обоснованным многочисленными конкретными теориями и фактами.
Весьма показательно,
что все эти новые
Представления о мире как едином организме, все части которого влияют друг на друга, можно обнаружить практически во всех традиционных космологиях Востока. В этих культурах полагался идеал внутреннего единства и гармонии человека и природы. Это единство выражал принцип даосизма и конфуцианства «одно во всем и все в одном» и буддийское учение о дхарме, где все элементы дхармы полагались равносильными и связанными между собой. Мир не воспринимался здесь как дуально разделенный на природный и человеческий мир, а рассматривался как целостный организм, части которого находятся в своеобразной резонансной связи между собой. «Все пронизывает единый путь - дао, все связано между собой. Жизнь едина, и стремление каждой ее части должно совпадать со стремлением целого» [7].
Человек, включенный в мир, должен ощутить мировой ритм, привести свой разум в соответствие с «небесным ритмом», и тогда он сможет постичь природу вещей и услышать «музыку человечества» [8].
Сама идея ритмов мира, их воздействия друг на друга, включая и ритмы человеческой жизнедеятельности, для европейского ума долгое время представлялась не имеющей серьезной опоры в научных фактах, казалась чем-то мистическим и рационально невыразимым. Однако в современной научной картине мира, ассимилирующей достижения синергетики, формируются новые понимания о взаимодействии частей целого и о согласованности их изменений. Выясняется, что в сложных исторически развивающихся системах особую роль начинают играть несиловые взаимодействия, основанные на кооперативных эффектах.
Для открытых, самоорганизующихся систем такие взаимодействия выступают конституирующим фактором. Именно благодаря им система способна переходить от одного состояния самоорганизации к другому, порождая новые структуры в процессе своей эволюции.
Кооперативные свойства прослеживаются в самых различных саморегулирующихся системах, состоящих из очень большого числа элементов и подсистем. Их можно обнаружить, например, в поведении плазмы, в когерентных излучениях лазеров, в морфогенезе и динамике популяций, в экономических процессах рыночного саморегулирования [9].
Например, при определенных критических порогах энергетической накачки лазера возникает эффект испускания световой волны атомами: они действуют строго коррелятивным образом, каждый атом испускает чисто синусоидальную волну, как бы согласуясь с поведением другого излучающего атома, т. е. возникает эффект самоорганизации [10].
Сходные эффекты можно наблюдать в явлениях эмбрионального деления клеток, когда каждая клетка, находящаяся в ткани, получает информацию о своем положении от окружающих клеток и таким образом происходит их взаимосогласованная дифференциация [11]. «В экспериментах, проведенных на эмбрионах, клетка центральной части тела после пересадки в головной отдел развивалась в глаз. Эти эксперименты показали, что клетки не располагают информацией о своем последующем развитии с самого начала (например, через ДНК), а извлекают ее из своего положения в клеточной ткани» [12].
Синергетика обобщает подобные ситуации кооперативных эффектов, полагая их фундаментальными для сложных самоорганизующихся систем. «Резонанс» функционирования частей в таких системах и наличие кооперативных эффектов рассматриваются в качестве одного из важнейших проявлений самоорганизации. Но тогда необходимо иначе понимать и деятельность, связанную с формированием новых структур и состояний сложных развивающихся систем. Стратегии деятельности должны учитывать, что вследствие кооперативных эффектов система может порождать новые структуры при минимальном внешнем воздействии, особенно если она находится в состоянии неустойчивости.
Нетрудно увидеть в этих стратегиях деятельности определенные переклички с идеалом ненасильственных действий и принципом древнекитайской культуры «у-вэй».
Наконец, можно констатировать, что ситуация освоения в познании и практике сложных развивающихся систем по-новому ставит проблему демаркации между истиной и нравственностью, целерациональным и интуитивным действием, которые резко различали западную и восточную культурные традиции.
Известный исследователь
древнекитайской науки и
Не отказываясь
от объективного исследования таких
систем и их технологического освоения,
познающий и действующий
Принципиальная невозможность точно просчитать будущие траектории системы в точках бифуркации каждый раз ставит перед действующим субъектом проблему выбора. Важно не попасть в катастрофические для человека траектории, отсекая соответствующие неблагоприятные сценарии развития системы. Ориентирами здесь служат не только знания о возможных сценариях, но, прежде всего, ценности и нравственные установки, предостерегающие от необдуманных и опасных действий.
Попутно отмечу, что именно такого рода действия, пренебрегающие нравственными императивами, породили, например, ситуацию Чернобыля.
Необходимость тесной связи истины и нравственности, возникающая при освоении сложных человекоразмерных систем, неожиданно перекликается с традициями древних восточных культур. В этих культурах полагалось, что для того, чтобы истина открылась человеку, ему необходимо нравственное самовоспитание.
Размышляя о резонансе всех частей космоса, китайские мудрецы считали, что путь в образе дао или неба регулирует поступки людей. Но небо «может и повернуться лицом к человеку, и отвернуться от него». Не случайно китайцы говорят, что «небо действует в зависимости от поступков людей» [14]. Стихийные бедствия в древнем Китае воспринимались как свидетельства неправильного правления, как показатель безнравственного поведения властителей, за что небо и отворачивается от человека [15].
Конечно, если эти идеи понимать буквально, то они выглядят мистически. Но в них скрыт и более глубокий смысл, связанный с требованием этического регулирования познавательной и технологической деятельности людей (включая технологии социального управления). И в этом, более глубоком смысле они вполне созвучны современным поискам новых мировоззренческих ориентиров цивилизационного развития.
В западной культурной традиции долгое время доминировал идеал истинного знания как самоценности, не нуждающегося в дополнительных этических обоснованиях. Более того, рациональное обоснование полагалось основой этики. Когда Сократа спрашивали, как жить добродетельно, он отвечал, что сначала надо понять, что такое добродетель. Иначе говоря, истинное знание о добродетели задает ориентиры нравственного поведения.
Принципиально иной подход характерен для восточной культурной традиции. Там истина не отделялась от нравственности, и нравственное совершенствование полагалось условием и основанием для постижения истины. Один и тот же иероглиф «дао» обозначал в древнекитайской культуре закон, истину и нравственный жизненный путь. Когда ученики Конфуция спрашивали у него, как понимать «дао», то он каждому давал разные ответы, поскольку каждый из его учеников прошел разный путь нравственного совершенствования.
Новый тип рациональности, который сегодня утверждается в науке и технологической деятельности со сложными развивающимися, человекоразмерными системами, резонирует с древневосточными представлениями о связи истины и нравственности. Это, конечно, не значит, что тем самым принижается ценность рациональности, которая всегда имела приоритетный статус в западной культуре. Тип научной рациональности сегодня изменяется, но сама рациональность остается необходимой для понимания и диалога различных культур, который невозможен вне рефлексивного отношения к их базисным ценностям. Рациональное понимание делает возможной позицию равноправия всех «систем отсчета» (базовых ценностей) и открытости различных культурных миров для диалога.
В этом смысле можно сказать, что развитые в лоне западной культурной традиции представления об особой ценности научной рациональности остаются важнейшей опорой в поиске новых мировоззренческих ориентиров, хотя сама рациональность обретает новые модификации в современном развитии.
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. 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.

- Синергетика и право
- Синергетика и прогнозы будущего
- Синергетика и современное естественнонаучное познание
- Синергетика и философия
- Синергетика и эволюция вселенной
- Синергетика как новое направление развития науки
- Синергетика, как обобщенная теория поведения систем различной природы
- Синергетика
- Синергетика
- Синергетика
- Синергетика
- Синергетика и ее основные принципы
- Синергетика и ее основные принципы
- Синергетика и её роль в познании