Возникновение синергетики

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Содержание

Введение

Глава 1. Возникновение синергетики

Глава 2. Самоорганизация синергетики

2.1 Самоорганизация и механизм самоорганизации

2.2 Самоорганизация в диссипативных структурах

2.3 Самоорганизация природы

Глава 3. Синергетика и социальное знание

Глава 4. Заслуги синергетики и ее заблуждения

Заключение

Глоссарий

Список интернет-ресурсов

Введение

На вопрос: "Что такое синергетика?" можно дать несколько ответов.

Во-первых, буквальный. Речь идет о явлениях, которые возникают от совместного действия нескольких разных факторов, в то время как каждый фактор в отдельности к этому явлению не приводит.

Во-вторых, синергетику часто определяют как науку о самоорганизации. Последнее означает самопроизвольное усложнение формы, или в более общем случае структуры системы при медленном и плавном изменении ее параметров (ячейки Бенара).

Сейчас также самопроизвольно возникающие образования объединяются под общим названием -- диссипативные структуры (термин предложен И.Р. Пригожиным).

Можно дать третье определение: синергетика -- наука о неожиданных явлениях. Это определение не противоречит, а скорее дополняет предыдущие. Действительно, все перечисленные явления на первый взгляд неожиданны. При низкой температуре подогрева ячеек Бенара не было, а при увеличении ее структура "вдруг" появилась. То же можно сказать об автоколебаниях: ритмический режим появляется "вдруг" при медленном плавном и монотонном изменении параметров. Можно сказать, что любое качественное изменение состояния системы (или режима ее работы) производит впечатление неожиданного. При более детальном анализе выясняется, конечно, что ничего "неожиданного" в этом нет. "Причиной" неожиданного, как правило, оказывается неустойчивость.

Анализ, вскрывающий причину неожиданного явления, и составляет предмет синергетики.

Метод (или математический аппарат), который используется в синергетике,-- это теория динамических систем.

Причины возникновения синергетики, ее отличия от представлений, выработанных раньше.

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[4].

Синергетический стиль научного мышления включает в себя, с одной стороны, вероятностное видение мира, получившее бурное развитие в XIX веке. С другой стороны, синергетику можно рассматривать как современный этап развития кибернетики и системных исследований. Концепции и идеи теории самоорганизации нашли свое выражение в таких взаимосвязанных областях как теория диссипативных структур, теория детерминированного хаоса, теория катастроф.

При этом синергетика, не будучи жестко ориентированной совокупностью методологических принципов и понятий, скорее играет роль системной рефлексии1 и исходит не из однозначного общепринятого определения понятия «система», а из присущего ей набора свойств. Среди них - нелинейность, целостность, устойчивость структуры, процессы ее становления и самоорганизации, системный «эффект сложения», приводящий к тому, что входящие в систему элементы определяются, в зависимости от целого, от координации с другими ее элементами и ведут себя совершенно иначе, чем в случае их независимости[2].

Синергетика, как теория сложных систем -- междисциплинарное направление науки, изучающее общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других) на основе присущих им принципов самоорганизации. Синергетика является междисциплинарным подходом, поскольку принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же безотносительно природы систем, и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

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. В отдельных случаях образование новых структур имеет регулярный, волновой характер, и тогда они называются автоволновыми процессами (по аналогии с автоколебаниями) [1].

Бурные темпы развития новой области, переживающей период «штурма и натиска», не оставляют времени на унификацию понятий и приведение в стройную систему всей суммы накопленных фактов. Кроме того, исследования в новой области ввиду ее специфики ведутся силами и средствами многих современных наук, каждая из которых обладает свойственными ей методами и сложившейся терминологией. Параллелизм и разнобой в терминологии и системах основных понятий в значительной мере обусловлены также различием в подходе и взглядах отдельных научных школ и направлений и в акцентировании ими различных аспектов сложного и многообразного процесса самоорганизации[2].

Феномен появления структур часто трактуется синергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природе направления эволюции: от элементарного и примитивного -- к сложносоставному и более совершенному. 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. д. Однако время показало, что всеобщий кибернетический подход оправдал далеко не все возлагавшиеся на него надежды. Аналогичным образом, и расширительное толкование применимости методов синергетики также подвергается критике[1].

синергетика хакен самоорганизация

Глава 1. Возникновение синергетики

Создателем синергетического направления и изобретателем термина "синергетика" является профессор Штутгартского университета2 и директор Института теоретической физики и синергетики Герман Хакен3. Самтермин «синергетика» происходит от греческого «синергена» ­ содействие, сотрудничество, «вместедействие».

По Хакену, синергетика занимается изучением систем, состоящих из большого числа частей, компонентов или подсистем, одним словом, деталей, сложным образом взаимодействующих между собой. Слово «синергетика» означает «совместное действие», подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого.

Очевидно, что методологии разных областей знания столь различны, что их общность может быть реализована лишь на концептуальном уровне.

Ч. Шеррингтон4 называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями (согласованное действие сгибательных и разгибательных мышц - протагониста и антигониста).

С. Улам5 был непосредственным участником одного из первых численных экспериментов на ЭВМ первого поколения и понял всю важность и пользу «синергии, т.е. непрерывного сотрудничества между машиной и ее оператором», осуществляемого в современных машинах за счет вывода информации на дисплей.

И. Забуский к середине 60-х годов, реалистически оценивая ограниченные возможности как аналитического, так и численного подхода к решению нелинейных задач, пришел к выводу о необходимости единого синтетического подхода. По его словам, «синергетический подход к нелинейным математическим и физическим задачам можно определить как совместное использование обычного анализа и численной машинной математики для получения решений разумно поставленных вопросов математического и физического содержания системы уравнений». Все вышеприведенные начала объединяет тот факт, что во всех случаях речь идет о согласованности действий.

Бурные темпы развития новой области, не оставляют времени на унификацию понятий и приведение в стройную систему всей суммы накопленных фактов. Исследования в новой области ввиду ее специфики ведутся силами и средствами многих современных наук, каждая из которых обладает свойственными ей методами и сложившейся терминологией. Параллелизм и разнобой в терминологии и системах основных понятий в значительной мере обусловлены также различием в подходе и взглядах отдельных научных школ и направлений и в акцентировании ими различных аспектов сложного и многообразного процесса самоорганизации. Отсутствие в синергетике единого общепринятого научного языка глубоко символично для науки, занимающейся явлениями развития и качественного преобразования. Строгое определение синергетики требует уточнения того, что следует считать большим числом частей и какие взаимодействия подпадают под категорию сложных. Считается, что сейчас строгое определение, даже если бы оно было возможным, оказалось бы явно преждевременным[4].

Появление синергетики было неоднозначно воспринято научным сообществом. Одни говорили о новой парадигме в естествознании, социальных и гуманитарных науках на базе кооперации фундаментальных наук и их методов; другие не видели в синергетике ничего нового по сравнению с современной теорией нелинейных колебаний и волн; третьи склонялись к мнению, что синергетика всего лишь объединяющий лозунг и ничего более, и высказывали недоумение по поводу нездорового, по их мнению, ажиотажа, вызванного новым направлением.

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. Самоорганизация синергетики

2.1 Самоорганизация и механизм самоорганизации

Простые и сложные «высокоорганизованные» структуры могут самопроизвольно возникать из начального беспорядка, постепенно развиваясь и эволюционируя. Этот процесс получил название «самоорганизации». То есть самоорганизация - это процесс самопроизвольного возникновения, относительно устойчивого существования и саморазрушения макроскопических упорядоченных структур.

Механизмы образования и разрушения структур, перехода от хаоса к порядку и обратно не зависят от конкретной природы элементов или подсистем. Они присущи и миру природных и миру социальных процессов.

Ключевыми для процессов самоорганизации являются понятия положительной обратной связи, нелинейности, множественность взаимосвязанных переменных и потоки, входящие в систему извне и выходящие из неё.

Исследования процесса самоорганизации показали, что на организованность системы, то есть на ее энтропию, влияют в основном два параметра:

Интенсивность роста числа элементов в системе;

Интенсивность использования элементов в процессе функционирования системы.

Рост числа элементов в системе может привести систему в неустойчивое состояние и создать предпосылки для отбора наиболее ценных для развития системы элементов. Ценность же элементов определяется в процессе их использования. Чем выше интенсивность роста числа элементов в системе, тем быстрее система стремится к неустойчивому состоянию, приближая момент скачкообразных изменений.

Но переход на новый качественный уровень структурной организации произойдет лишь тогда, когда интенсивность использования, которая играет роль организатора в системе, будет достаточно велика для того, чтобы уменьшить энтропию в системе и перевести систему в новое устойчивое состояние. Таким образом, изменяя параметры системы, а именно интенсивность роста числа элементов и интенсивность их использования, мы можем инициировать процесс самоорганизации в системе, замедлять или ускорять его. При этом мы можем перевести систему на новый, более совершенный уровень развития или разрушить ее.

Гибель системы может произойти в двух случаях:

Когда случайные флуктуации во внешней среде приводят к гибели отдельных элементов системы, к разрушению взаимосвязи между ними, в результате чего система уже не способна выполнять заданные функции;

Когда нет использования информации о тех или иных свойствах элементов системы в процессе функционирования во внешней среде. Нет использования, а, следовательно, и накопления информации во внешней среде, в результате чего нарушается прямая связь системы с внешней средой. Нарушается работа регулирующих механизмов, что приводит к дезорганизации системы и, как следствие, к ее гибели.

Прежде чем приступить к анализу процесса развития системы, нужно определить те признаки элементов, которые являются инвариантами для исследуемой группы элементов. И уже для этих выбранных элементов-признаков рассматривать степень упорядоченности, рассматривать рост и отмирание именно этих признаков.

Модель должна связывать динамические характеристики системы (интенсивность роста и использования элементов-признаков) с функцией состояния системы, которая характеризует изменение ее упорядоченности, то есть с энтропией. Модель должна быть нелинейной, так как она должна отражать и количественные и качественные изменения в системе. В модели должен быть отражен механизм обратной связи системы со средой.

Однако способность системы обмениваться информацией с внешней средой, увеличивать или уменьшать число элементов-признаков, сохранять устойчивость еще не делает эту систему развивающейся. Порождаемая неравновесными внешними условиями неустойчивость приводит к увеличению интенсивности диссипации, вследствие чего создаются условия возникновения новой неустойчивости. Иными словами, в системе увеличивается интенсивность протекания некоторых необратимых процессов, благодаря чему и отклонение системы от равновесия становится еще большим. Это означает, что вероятность существования такого класса флуктуаций, по отношению к которым новые процессы становятся неустойчивыми, возрастает.

С другой стороны, если бы в результате возникновения неустойчивости интенсивность диссипации снижалась, то система по своим свойствам приблизилась бы к некоторой равновесной замкнутой системе, то есть к состоянию, в котором затухают любые флуктуации. Такой механизм можно изобразить следующим образом:

Интенсивность диссипации, то есть увеличение энтропии, можно связать с интенсивностью роста числа новых элементов-признаков в системе. Если флуктуации вызывают интенсивный рост новых элементов и между ними не успевают образовываться связи, организация системы нарушается, энтропия возрастает, система становится структурно неустойчивой. Существование неустойчивости можно рассматривать как результат флуктуации, которая сначала была локализована в малой части системы, а затем распространилась и привела к новому макроскопическому состоянию.

2.2 Самоорганизация в диссипативных структурах

Как показали работы школы И. Пригожина, важнейшей общей чертой широкого класса процессов самоорганизации является потеря устойчивости и последующий переход к устойчивым диссипативным структурам6. В точке изменения устойчивости должно возникнуть по меньшей мере два решения, соответствующих устойчивому, близкому к равновесному состоянию и диссипативной структуре.

Это структуры, образующиеся в результате рассеяния энергии. Бельгийская школа И. Пригожина развивает термодинамический подход к самоорганизации. Основное понятие синергетики Хакена (понятие структуры как состояния, возникающего в результате когерентного (согласованного) поведения большого числа частиц) бельгийская школа заменяет более специальным понятием диссипативной структуры. В открытых системах, обменивающихся с окружающей средой потоками вещества или энергии, однородное состояние равновесия может терять устойчивость и необратимо переходить в неоднородное стационарное состояние, устойчивое относительно малых возмущений. Такие стационарные состояния получили название диссипативных структур.

При самоорганизации диссипативных структур энтропия может, как возрастать, так и убывать. Противоречий со вторым началом термодинамики не возникает, так как уменьшение энтропии в диссипативных структурах за счёт компенсирующего процесса рядовое явление, не противоречащее законам природы.

Исследования школы И. Пригожина7 показали, что понятия структурной устойчивости и порядка через флуктуации применимы к системам различной природы, в том числе экономическим, социальным. Пределов для структурной устойчивости не существует. Неустойчивости могут возникать в любой системе, стоит лишь ввести подходящие возмущения.

В синергетике понятие диссипативной структуры отражает именно устойчивые результаты самоорганизации. Понятие структурной устойчивости, играющее важную роль в теории самоорганизации, открывает большие возможности для рассмотрения диссипативных структур как органического целого.

Дело в том, что образование таких структур не зависит ни от разброса в начальных условиях, ни (коль скоро они уже образовались) от флуктуаций значений параметров. Например, «все свойства автоволны в возбужденной среде полностью определяются лишь характеристиками самой среды», скорость, амплитуда и форма автоволны не зависят от начальных условий, система как бы «забывает» их. Математически это может выражаться возникновением так называемого предельного цикла для траектории в фазовом пространстве решений соответствующих уравнений, т. е. со временем любая начальная точка в фазовом пространстве приближается к одной и той же периодической траектории.

Это означает, что диссипативная структура способна к самовоспроизведению. Возникновение предельных циклов - не единственная форма поведения систем в «закритической» области их существования. Но в любом случае устойчивые диссипативные структуры характеризуются периодичностью своего поведения. Так, автокаталитические химические реакции, играющие важную роль в жизнедеятельности организма, имеют циклический характер. Известна, например, модель Эйгена, в основе которой лежит идея перекрестного катализа: «Нуклеотиды производят протеины, которые в свою очередь производят нуклеотиды. Возникает циклическая схема реакций, получившая название гиперцикла. Когда гиперциклы конкурируют, они обнаруживают способность, претерпевая мутацию и редупликацию8, усложнять свою структуру».

Таким образом, диссипативные структуры можно рассматривать как органическое целое, воспроизводящее условия своего существования во взаимодействии со средой и способное к саморазвитию.

Возникает вопрос: достаточна ли степень устойчивой целостности, которая свойственна диссипативным структурам как органическому целому, для того, чтобы послужить основой возникновения структур более высокого уровня организации? В известном смысле - да, в качестве частей, выполняющих определенную функцию в целом.

Мы уже упоминали о том, какие функции выполняют автоволновые процессы в развитом организме; понятие диссипативной структуры успешно применяется при синергетическом описании процессов морфогенеза, т. е. конкретного становления живого организма, формирования им своих частей. Но в этом случае речь идет скорее о воспроизведении известного целого, чем о становлении принципиально новой целостности, для которой целые предшествующего уровня развития выступают лишь как элементы, из которых новая становящаяся целостность уже может формировать себе части. Но для того чтобы выступить в качестве элемента, система должна обладать особенно высоким уровнем устойчивой целостности для чего ей необходимо преобразовать в форму поступательного развития случайности, являющиеся необходимым условием функционирования диссипативных структур.

2.3 Самоорганизация природы

Случайные отклонения параметров системы от равновесия (флуктуации) играют очень важную роль в функционировании и существовании системы. Один из двух типов случайностей имеет направленный, созидательный и эволюционный характер, а второй создает неопределенность и играет деструктивную роль, отсекая все то лишнее и ненужное, что не укладывается в рамки фундаментальных законов и принципов бытия. Вследствие такого совместного действия возникает неустойчивость в системе, которая может служить толчком к возникновению из беспорядка (хаоса) определенных новых структур. Последние при благоприятных условиях переходят во все более устойчивые и упорядоченные аттракторы (от лат. attractio - притяжение). В дальнейшем их самопроизвольное (спонтанное) образование идет за счет внутренней перестройки самой системы и согласованного кооперативного взаимодействия всех ее частей и элементов в соответствии с требованиями окружающей среды. Самоупорядочивание системы всегда связано со снижением энтропии в ней. Случайность и дезорганизация на атомно-молекулярном уровне здесь выступают в качестве созидающей силы, которая упорядочивает состояние системы уже на макроуровне и объединяет ее элементы в единое целое. Это явление получило название самоорганизации.

Таким образом, возникающая из хаоса упорядоченная структура (аттрактор) является результатом конкуренции множества всевозможных состояний, заложенных в системе. В результате конкуренции идет самопроизвольный отбор наиболее адаптивной в сложившихся условиях структуры. На такой концепции построена модель универсального эволюционизма, где дарвинское учение об изменчивости, наследственности и естественном отборе получило фундаментальное методологическое обоснование. Изменчивость окружающего мира обусловливается случайностью и неопределенностью как фундаментальным свойством материи. Наследственность, от которой зависит настоящее и будущее, определяется прошлым. Степень зависимости от прошлого определяется «памятью» системы, которая теоретически может принимать значения в диапазоне от нуля (хаотические образования) до максимально бесконечной величины (жесткие причинно обусловленные системы). Однако реальные системы имеют некоторый небольшой диапазон «памяти», определяемый уровнем их организации. Изменчивость дает возможность появиться многообразию различных вариантов развития систем, но наследственность значительно ограничивает их число. Она отбирает только жизненные, наиболее целесообразные и устойчивые в сложившейся обстановке структуры, устраняя при этом все нежизненные и неустойчивые.

Прошедшие отбор и передающиеся по наследству жизненные структуры постепенно под влиянием важных факторов накапливают определенные количественные изменения, что ослабляет их динамическую устойчивость (гомеостаз). Эти количественные изменения могут перейти в качественные путем скачка. При этом система на некоторое время оказывается в неустойчивом, флуктуационном состоянии, теряет «наследственную память». Характер ее последующего развития будет определяться случайными, непредвиденными факторами, действующими в это время на систему. При этом у системы для выхода из флуктуации есть только два пути: либо деградация и разрушение, либо самоорганизация, усложнение и эволюция. Подобный сценарий развития материи идет на всех ее структурных уровнях как череда сменяющих друг друга постоянных изменений. Таким образом, порядок и беспорядок, организация и дезорганизация выступают как диалектическое единство, их взаимодействие поддерживает саморазвитие системы.

Однако самым трудным положением самоорганизации являются вопросы, как получается, что система самопроизвольно переходит из состояния хаоса как наиболее вероятного с энергетической точки зрения в состояние порядка, менее вероятного и менее выгодного (как требующего более высокой энергии); как и благодаря чему происходит ее самоорганизация (самоупорядочение). Пока еще в современной науке на эти вопросы ответа нет.

Следует отметить, что в научном мире и в научной литературе одни авторы используют термин «самоорганизация», а другие - «синергетика» (от греч. synergeia - сотрудничество, содружество). Фактические значения слов «самоорганизация» и «синергетика» существенно различаются, но их концептуальный смысл одинаков. Синергетика - область научных исследований коллективного поведения частей сложных систем, связанных с неустойчивостями и касающихся процессов самоорганизации. Синергетика - это теория самоорганизации систем различной природы, предметом которой они являются.

Сама идея самоорганизации (синергетики) имела место еще в классической науке XVIII-XIX вв. Это космогоническая гипотеза Канта- Лапласа, теория эволюции Ч. Дарвина, теория поведения термодинамических систем Максвелла-Больцмана. Однако лишь только в 70-е гг. XX в., когда были накоплены большой теоретический материал и практический опыт, появилась возможность детального исследования открытых, неравновесных систем, анализа и описания механизмов и закономерностей их развития. Основные положения теории синергетики разработаны в трудах Г. Хакена, Г. Николиса, И. Пригожина в 70-х гг. XX в. Сам термин «синергетика» в научный обиход ввел Г. Хакен, немецкий физик, профессор Штутгартского университета. Большую роль в становлении теории самоорганизации сыграли работы наших соотечественников: В. Вернадского, Б. Белоусова, В. Жаботинского, А. Руденко, Ю. Климантовича, А. Колмогорова. Современное естествознание идет по пути теоретического моделирования сложнейших природных систем, способных к саморазвитию и самоорганизации [5].

На идеях синергетики сформировалось современное миропонимание. Природа сквозь призму синергетики предстает как развивающаяся, нелинейная, открытая сложноорганизованная иерархическая система. Учитывая, что в природе и обществе существует огромное количество реальных систем, которые подчиняются законам синергетики, необходимо понять, что создание синергетической картины мира по сути своей является научной революцией, по своему статусу сравнимой с открытием строения атома, созданием генетики и кибернетики. Идеи синергетики стали основой для сближения традиционной европейской мысли об уровнях организации материи с идеями древней восточной философии о глобальной взаимосвязи и взаимозависимости всего сущего, о взаимодействии потенциального и реального[3].

Глава 3. Синергетика и социальное знание

Еще 20 лет назад Ю.А.Данилов, один из наиболее известных ученых, работающих в области синергетики, дал такую характеристику этому направлению, связанному с изучением нелинейных динамических систем: "Среди множества почетных титулов, которые принес нашему веку прогресс науки, "век нелинейности" - один из наименее звучных, но наиболее значимых и заслуженных... Мир нелинейных функций так же, как и стоящий за ним мир нелинейных явлений, страшит, покоряет и неотразимо манит своим неисчерпаемым разнообразием. Здесь нет места чинному стандарту, здесь господствует изменчивость и буйство форм".

Системы, составляющие предмет изучения синергетики, могут быть самой различной природы и изучаться различными науками, например, физикой, химией, биологией, математикой, экономикой, социологией, лингвистикой (перечень наук легко можно было бы продолжить). В отличие от традиционных областей научного знания, синергетику интересуют общие закономерности эволюции систем любой природы. Абстрагируясь от специфической природы систем, синергетика обретает способность описывать их эволюцию на обобщенном языке, устанавливая своего рода изоморфизм двух явлений, изучаемых средствами двух различных наук, но приводимых к общей модели. Выявление единства модели позволяет синергетике делать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсем другой области. Ю.А.Данилов подчеркивает, что синергетика отнюдь не является одной из пограничных наук (типа физической химии или математической биологии), возникающих на на стыке двух наук. По замыслу Хакена, синергетика призвана играть роль своего рода метанауки, подмечающей и изучающей общий характер тех закономерностей и зависимостей, которые частные науки считали "своими".

Процесс формирования нового междисциплинарного направления не был гладким. Как отмечает Ю.А.Данилов, дебаты между сторонниками синергетики и ее противниками по накалу страстей напоминали печально знаменитую сессию ВАСХНИЛ или собрания, на которых разоблачали и осуждали буржуазную лженауку кибернетику. Сегодня уже нет необходимости доказывать полезность синергетического подхода. Явления самоорганизации, нелинейные эффекты в динамике различных процессов, хаотизация их состояний активно изучаются представителями различных наук, использующих категориально-понятийный аппарат и методы синергетики. Однако, как и в любой развивающейся науке, в синергетике продолжаются дискуссии - преимущественно о том, какие "слои" этой метанауки могут с наибольшим эффектом применяться в той или иной частной науке.

По мнению В.Р.Евстигнеева, организация научного дискурса вокруг понятия "нелинейности" связана с определенными изменениями в эпистемологических установках мирового научного сообщества во второй половине ХХ века. Идея нелинейного развития не может быть оторвана от принятых обществом представлений (образов) времени, истории, развития. И, безусловно, сама жизнь задает объективные рамки динамике этих представлений. Так, по всей вероятности, глобализация проблем и конфликтов цивилизации заметно способствовала принятию идеи нелинейности представителями общественных наук.

Представляет интерес аргументация зарубежных методологов К.Мэтьюза, М.Вайта и Р.Лонг по поводу использования синергетики в сфере социального знания в их статье с характерным названием "Почему надо изучать "науку о сложном" в социальных науках". Включая в состав "науку о сложном" теорию нелинейных динамических систем, неравновесную термодинамику, теорию диссипативных структур, теорию самоорганизации, теорию катастроф, теорию самоорганизованной критичности и теорию хаоса, авторы отмечают рост числа исследований социальных процессов, использующих методы "новой науки". Признавая, что традиционные и хорошо известные линейные методы доказали свою полезность в социальных науках, они отмечают: "...не видно никаких явных причин, почему человеческое поведение должно быть более "линейным", чем поведение других систем, живой и неживой природы". В этой связи К.Мэтьюз, М.Вайт и Р.Лонг подчеркивают, что применение методических и методологических подходов науки о сложности в различных областях социального знания - лишь отправная точка. Большее значение авторы придают "пересмотру нашего подхода к пониманию изменений в ходе социальных процессов". При этом они не закрывают глаза на имеющиеся высказывания скептиков, сомневающихся в возможности "строгого" применения теории хаоса в исследованиях социальных процессов или считающих науку о сложном конъюнктурным, модным течением ("bandwagon science"). Полемизируя со скептиками, К.Мэтьюз, М.Вайт и Р.Лонг рассматривают пять групп аргументов в защиту тезиса о перспективности использования теории хаоса (и других компонент науки о сложном) в исследованиях социальных процессов.

Во-первых, авторы отмечают возрастание темпа изменений социальных, политических и экономических процессов. Нередко эти изменения имеют непредсказуемый характер, приводят к неожиданным результатам; динамика социальных систем содержит все большую долю неопределенности, включает периоды хаотического поведения, показывает характерные варианты фрактальных свойств (типичные примеры - динамика фондовых рынков и социальные конфликты). Во-вторых, целый ряд исследователей считают, что важные аспекты развития социальных систем могут быть охарактеризованы теми же свойствами, что и природные системы: динамическими нелинейными соотношениями между множеством компонент; сложным, итеративным характером взаимодействия между компонентами; системы с такими характеристиками могут иметь потенциал к динамичному развитию в сложных формах, включая хаотические режимы и самоорганизацию. В-третьих, что касается стратегий моделирования, то математические модели, порождающие хаотическое поведение в физике или биологии, близки к некоторым моделям, разработанным ранее в исследованиях социальных процессов. В-четвертых, более существенный аргумент, как отмечают авторы, связан с высокой степенью значимости науки о сложном для различных областей социального знания. Нередко разочаровывающие результаты эмпирических исследований в социальных науках, основанные на стандартных статистических методах (как правило, линейных), объясняются тем, что некоторые существенные переменные не были включены в программу исследования; измерения были проведены слишком неточно, "грубо"; случайные факторы ("шум") превысили допустимый уровень. Можно затратить много усилий на решение указанных проблем, однако это не вовсе гарантирует получение приемлемого результата. Вместо этого следовало бы, возможно, использовать другой подход, введя в анализ нелинейные обратные связи, применив подходы, развивающиеся в рамках науки о сложном. Наконец, в-пятых, авторы обращаются к метатеоретическому уровню, рассматривая науку о сложном в качестве основного элемента, определяющего разрыв между старыми и возникающими понятиями научного объяснения. Подвергаются пересмотру главные составляющие ньютоновского взгляда на мир (равновесие, отрицательные обратные связи, возврающие систему в равновесное состояние, неразложимость уровней системы и прямые линейные связи между элементами). Это не значит, что все перечисленные компоненты заменяются на противоположные; но последние также должны включаться в анализ. А это влечет за собой существенные перемены в структуре метатеории, что не может не сказаться на структуре теорий в социальных науках. В итоге авторы рассматриваемой работы приходят к заключению, что, несмотря на существенные различия наук о природе и обществе, ценность нового подхода для социальных наук не исчерпывается метафорами и аналогиями, идущими из опыта применения науки о сложном учеными-естественниками. Речь должна идти об интеграции нового подхода в целом в ткань социальных наук - при полном понимании специфики последних.

Проблема расширения сферы применения эволюционно-синергетической парадигмы занимала в последние годы жизни и акад. Н.Н. Моисеева. Развитие любой сложной системы происходит, по Моисееву, в некотором аттракторе, т.е. в некоторой ограниченной "области притяжения" одного из стабильных или квазистабильных состояний системы. Сложные нелинейные системы могут обладать большим числом аттракторов. В силу ряда причин ситуация однажды может качественно измениться, система относительно быстро переходит в новый аттрактор (другими словами, в новый канал эволюции). Подобная перестройка системы и носит название бифуркации. Существенно, что постбифуркационное состояние системы практически непредсказуемо, имеет смысл говорить лишь о возможных сценариях или общих тенденциях дальнейшего развития на основе общих законов материального мира. Таким образом, эволюция любой сложной системы состоит из чередований спокойных ("дарвиновских", эволюционных) периодов с периодами стремительных катастрофических перестроек. В своей работе Н.Н. Моисеев рассматривал развитие процесса антропогенеза, а затем и истории человечества как эволюцию сложной динамической системы, перемежающуюся чередой катастроф (бифуркаций, по терминологии Анри Пуанкаре), преодоление которых приводило к изменению самого характера эволюционного процесса.

Литература последних лет содержит новые названия "отраслевых" направлений синергетики. Так, В.П. Бранский определяет социальную синергетику следующим образом: "Социальная синергетика исследует общие закономерности социальной самоорганизации, т.е. взаимоотношений социального порядка и социального хаоса. Сравнивая различные подходы к построению теории исторического развития, Бранский отмечает, что "традиционная теория" (диалектическая концепция Гегеля и Маркса) рассматривала развитие как процесс перехода от одного порядка к другому. Хаос при этом или вообще не учитывался, или рассматривался как некий побочный и потому несущественный продукт закономерного перехода от порядка одного типа к порядку другого (обычно более сложного) типа. Для синергетики же характерно представление о хаосе как о таком же закономерном этапе развития, что и порядок. "Синергетика, - подчеркивает Бранский, - никоим образом не является простым переводом старой теории развития на новый язык, а представляет собой ее далеко идущее развитие и обобщение".

Размышляя о синергетических приложениях в психологии и политологии, В.П.Петренко и О.В.Митина отмечают, что понятие "нелинейность" начинает использоваться все шире, приобретая мировоззренческий смысл36. Идея нелинейности включает в себя многовариантность, альтернативность выбора путей эволюции, ее необратимость. Нелинейные системы непропорционально реагируют на случайные, малые воздействия в условиях неравновесности, нестабильности, что выражается в накоплении флуктуаций, бифуркациях (ветвлениях путей эволюции), фазовых и самопроизвольных переходах. В таких системах возникают и поддерживаются локализованные процессы (структуры), в которых имеют место интеграция, архитектурное объединение структур по некоторым законам построения эволюционного целого, а также хаотический распад этих структур на этапе нарастания их сложности.

Нелинейные процессы невозможно надежно прогнозировать, ибо развитие совершается через случайность выбора пути в момент бифуркации. Возникает, однако, вопрос: ограничено ли число вариантов развития системы в точке бифуркации? Как отмечает А.П.Назаретян, синергетическое моделирование позволило доказать, что даже в точках бифуркации (или, как называет их автор, полифуркации ) может происходить не "все что угодно": количество реальных сценариев всегда ограничено, и коль скоро события вошли в один из режимов, система необратимо изменяется в направлении соответствующего конечного состояния (аттрактора). По мнению Назаретяна, в рамках синергетического подхода появляется возможность "просчитывать" с помощью соответствующих компьютерных программ "пространство исторически возможных (виртуальных) миров на всем протяжении социальной, биологической, и космофизической эволюции"; при этом ясное представление о вероятностных контекстах каждого реализовавшегося сценария помогает обобщить исторический опыт кризисов, факторы их углубления и разрешения и использовать полученные выводы.

Синергетика - активно развивающееся направление. Так, представляет интерес недавно родившаяся теория самоорганизованной критичности (СК), с помощью которой можно изучать закономерности, определяющие природу землетрясений, биржевых крахов, "взрывных" социальных конфликтов и т.п. Наибольшее значение в развитии таких процессов имеют редкие катастрофические события, механизм возникновения которых Г.Г.Малинецкий сравнивает с появлением обвала в горах: "падение одного камня может не оказать никакого действия, падение другого - вызвать лавину". В этой связи Малинецкий отмечает растущую популярность концепции рефлексивной экономики, выдвинутой Дж.Соросом, в соответствии с которой ключевое значение на финансовых рынках имеют процессы информационной самоорганизации. При больших информационных потоках неплохой стратегией на фондовом рынке является подражание, создающее условия для появления неустойчивых явлений и структур типа "бум ожиданий", "финансовые пирамиды", стремительно растущие компании с огромным капиталом.

Размышляя о возможностях применения теории СК в исторических исследованиях, Г.Г. Малинецкий рассматривает два типа задач - этногенез и возникновение социальной нестабильности в период "застоя" вблизи точки бифуркации. "Анализ ряда исторических ситуаций, - пишет Малинецкий, - показывает, что "гигантские лавины" характерны для случаев запаздывания реформ, способных направить общество по одному из путей развития. При этом компромисс часто обходится дороже любой из имеющихся альтернатив. Некоторые примеры, проанализированные А.Тойнби, показывают, что такие неустойчивости, чреватые разрушением общества, типичны для нескольких цивилизаций, не осознавших необходимость быстрого ответа на брошенный им исторический вызов".

Отметим, что лавинообразные, непредсказуемые природные процессы уже давно используются в качестве метафоры для характеристики соответствующих процессов в обществе. Так, изестный английский историк-методолог Э. Хобсбаум пишет "снова и снова" о метафорическом описании революции как природного явления, катастрофы, которую невозможно остановить. В этой связи он приводит цитату из Ленина: "Мы знали, что старая власть находится на вулкане. По многим признакам мы догадывались о той великой подземной работе, которая совершалась в глубинах народного сознания. Мы чувствовали в воздухе накопившееся электричество. Мы знали, что оно неизбежно разразится очистительной грозой". Хобсбаум восклицает: "Какое еще сравнение, кроме сравнения с извержением вулкана, с ураганом, может сразу прийти на ум?". Характерно и другое высказывание Ленина, которое приводит в этом контексте Хобсбаум: "Революцию нельзя учесть, революцию нельзя предсказать, она является сама собой... Разве за неделю до Февральской революции кто-либо знал, что она разразится?"[7]

Глава 4. Заслуги синергетики и ее заблуждения

Главной заслугой синергетики является открытие ею процессов самоорганизации. Безусловно, это шаг вперед в нашем познании мира. И хотя авторы синергетики вначале подметили явления самоорганизации только для отдельных физических и химических процессов, но в дальнейшем синергетика была распространена практически на все уровни иерархии Вселенной. При этом все выводы, сделанные авторами синергетики в части причин и условий синергетических процессов, автоматически были перенесены на новые области. В результате … наша Вселенная стала неустойчивой, а основным фактором ее эволюции стала случайность. Вместе с тем анализ показывает, что самоорганизация - это не кооперация под воздействием случайных факторов в состоянии неустойчивости, а процессы, причины которых заложены в природе. Эти процессы происходят на всех уровнях иерархии Вселенной и обеспечиваются всеми действующими в ней законами и силами.

Сторонники же синергетики отводят случайности главенствующую роль в эволюционном процессе. Так, И.Пригожин называет детерминистские законы физики карикатурой на эволюцию, а Г.Н.Дульнев пишет, что случайность и бифуркация являются источником морфогенеза, «…случайность есть творческое конструктивное начало. Она строит мир». Сами авторы синергетики и их последователи, заявив о главенствующей роли случайности, в дальнейшем на основании исследуемых ими же процессов, делали совсем противоположные заключения. Так И.Пригожин признает, что «в промежутке от бифуркации до очередной бифуркации главенствует детерминистическое описание», а путь аттрактора предопределен. Что в химической кинетике «вблизи неустойчивости распределение неупруго сталкивающихся частиц перестает быть случайным», (это относится к столкновениям молекул, в результате которых молекулы вступают в химическую реакцию). Другой автор В.Эбелинг говорит, что после начального толчка «дальнейшее движение системы носит закономерный характер». О случайности начального толчка В.Эбелинг пишет: «Эта случайность случайна для наблюдателя на данном уровне. Но нельзя утверждать, что этот толчок абсолютно случаен, а не вызван законом или некоторой силой, которую мы не знаем». И, действительно, даже на основе примеров процессов самоорганизации, рассмотренных авторами синергетики, можно говорить о неслучайной природе тех воздействий, под влиянием которых эти процессы происходят. Разве когерентное излучение лазера возникает самопроизвольно? Нет. Лазер излучает когерентно тогда и только тогда, когда на него подается вполне определенное напряжение питания. Ячейки Бенара образуются в слое жидкости только при создании вполне определенного перепада температуры между ее поверхностями. В жидкости появляются турбулентные вихри только, если созданы условия течения жидкости, соответствующие определенному числу Рейнольдса и т.д. Все эти процессы воспроизводимы, и это еще раз подтверждает неслучайную природу этих процессов, по крайней мере, на макроуровне. Здесь подчеркивается макроуровень, потому что предсказать поведение конкретных молекул, атомов, испускание фотонов и др. на микроуровне невозможно. Эта невозможность проистекает не из случайности протекающих на микроуровне процессов, а из незнания нами всех тех сил и законов, которые на нем действуют. Это справедливо для всех процессов, а не только для синергетических. Еще меньше места случайности в развитии биологических объектов.

Синергетика открыла процессы самоорганизации в природе, но посчитала их природу случайной, не заметив, что самоорганизация охватывает все уровни Вселенной и является ее законом.

С точки зрения синергетики, Вселенная - система, находящаяся вдали от точки равновесия. Вместе с тем, все во Вселенной стремится к равновесию, к устойчивости, а гармония сил сохранения, разрушения и созидания обеспечивает жизнь и эволюцию во Вселенной.

Синергетика, объявив Вселенную открытой, близко подошла к признанию существования нематериального мира и его воздействия на наш мир, но не сделала последнего шага, посчитав причиной эволюции случайность, необратимость и неустойчивость. [6]

Заключение

«Синергетика» означает «совместное действие», подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого.

Основное понятие синергетики -- определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения сред, которые развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, появления особых режимов.

В научном мире и в научной литературе термин «самоорганизация» равносилен термину «синергетика».

Синергетика изучает системы, состоящие из огромного множества взаимодействующих частиц (слово «частицы» здесь использовано в обобщающем смысле и может быть заменено по желанию на «объекты», «индивиды», «субъекты рынка» и т.п.). На идеях синергетики сформировалось современное миропонимание. Многие положения в синергетике доказываются строго математически, т.к. они более предпочтительны по сравнению с культурологией даже при качественном, предварительном рассмотрении гуманитарных проблем.

Синергетика открыла процессы самоорганизации в природе. Системы, составляющие предмет изучения синергетики, могут быть самой различной природы и изучаться различными науками, например, физикой, химией, биологией, математикой, экономикой, социологией, лингвистикой (перечень наук легко можно было бы продолжить). В отличие от традиционных областей научного знания, синергетику интересуют общие закономерности эволюции систем любой природы.

Глоссарий

Рефлексия (от позднелат. reflexio -- обращение назад) -- междисциплинарное понятие с многовековой историей, обращение внимания субъекта на самого себя и на своё сознание, в частности, на продукты собственной активности, а также какое-либо их переосмысление.

Штутгартский университет (нем. Universitдt Stuttgart) - государственный университет в городе Штутгарт, Германия. Университет был основан в 1829 году и пользуется международным признанием в области технических и естественнонаучных дисциплин.

Хакен Герман (Hermann Haken, род. 12 июля 1927 г.) -- немецкий физик-теоретик, основатель синергетики. Изучал физику и математику в университетах Галле (1946--1948) и Эрлангена (1948--1950), получив степени доктора философии и доктора естественных наук. С 1960 г. по 1995 г. являлся профессором теоретической физики университета Штутгарта. До ноября 1997 г. был директором Института теоретической физики и синергетики университета Штутгарта. С 1995 г. является почетным профессором и возглавляет Центр синергетики в этом институте, а также ведет исследования в Центре по изучению сложных систем в университете Флориды (Бока Рэтон, США). Основатель и редактор шпрингеровской серии по синергетике.

Чарльз Скотт Шемррингтон (англ. Charles Scott Sherrington; 27 ноября 1857, Лондон -- 4 марта 1952, Истборн) -- британский учёный в области физиологии и нейробиологии. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1932 году (совместно с Эдгаром Эдрианом) «за открытия, касающиеся функций нейронов».

Станислав Мартин Улам (13 апреля, 1909, Львов -- 13 мая, 1984, Санта-Фе, штат Нью-Мексико, США) -- польский математик еврейского происхождения, ученик Банаха, переехавший в Принстон в 1934 году и позднее участвовавший в создании водородной бомбы в рамках ядерного проекта Лос-Аламосской лаборатории; внёс большой вклад в развитие математических методов, доказал множество теорем, является изобретателем метода Монте-Карло, выдвинул теорию ядерного ракетного двигателя.

Диссипативная система (или диссипативная структура, от лат. dissipatio -- «рассеиваю, разрушаю») -- это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне.