Основы синергетики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Термин «синергетика» происходит от греческого «синергос» - совместно действующий.

Синергетика - научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических и других) благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. С момента появления синергетики прошло достаточно много времени. Видимо для этого междисциплинарного подхода наступила пора зрелости и самоидентификации. То, что в начале можно было только предвидеть, не смотря на серьезные работы крупных ученых и основателей этой концепции, сегодня стало реальным фактом и дает право считать ее не просто подходом, а своего рода философией постнеклассической науки. Если первые шаги синергетики были направлены в сторону сближения, даже чуть ли не растворения с наукой, и поисков обоснования, и более того, из науки и черпающие вдохновение и информацию для обобщения, то на сегодняшний день пришла пора для саморефлексии, для анализа собственного понятийного основания как теории вообще, и философской теории в частности. Стоит отметить, что значение синергетики в действительности не в ее натурфилософских корнях, не в близости с экспериментальной наукой, не в ее связи с именами известных деятелей науки стоявших у ее основания и уделяющих ей внимание и по сей день, с наличием старых и новых приверженцев из научной среды. Значение ее состоит главным образом в стремлении найти ответы на самые глобальные вопросы устройства Мира. А это, как известно, прерогатива именно философии. То что синергетика была создана именно учеными, то есть людьми не испытывающими особо теплых чувств и необходимости в советах отвлеченной от реальности философской схоластики, говорит об острой потребности в формировании своей, близкой к науке философии, которая бы могла решать такие задачи, которые ставит сама научная практика, анализ изучаемых наукой явлений, отдельные черты которых имеют несомненные признаки всеобщности. Не случайно по этому так или иначе синергетика стала приобретать черты некой межотраслевой философии, защищенной авторитетом ее создателей. И если в начале философские обобщения имели несколько декларативный характер, то сегодня можно сказать, что эта декларативность стала изживать себя. На смену ей приходят четкие формулировки таких свойств присущих любым объектам различный уровней рганизации, которые можно рассматривать как особые, философские законы. А их систематизацию, как попытку сформировать полноценную философскую теорию.

1. Начала синергетики

синергетика неравновесный окружающий

Синергетика возникла в начале 70-х гг. XX века. До этого времени считалось, что существует непреодолимый барьер между неорганической и органической, живой природой. Лишь живой природе присущи эффекты саморегуляции и самоуправления.

Синергетика перекинула мост между неорганической и живой природой. Она пытается ответить на вопрос, как возникли те макросистемы, в которых мы живем. Во многих случаях процесс упорядочения и самоорганизации связан с коллективным поведением подсистем, образующих систему. Наряду с процессами самоорганизации синергетика рассматривает и вопросы самодезорганизации - возникновения хаоса в динамических системах. Как правило, исследуемые системы являются диссипативными, открытыми системами.

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

Создателем синергетического направления и изобретателем термина «синергетика» является профессор Штутгартского университета и директор Института теоретической физики и синергетики Герман Хакен. Он впервые применил этот термин для обозначения нового научного направления. Хакен стал использовать его в этих целях на своих лекциях в 1969 г. В интервью Е.Н. Князевой для журнала «Вопросы философии» Г. Хакен так объясняет свой выбор: «Я выбрал тогда слово «синергетика», потому что за многими дисциплинами в науке были закреплены греческие термины. Я искал такое слово, которое выражало бы совместную деятельность, общую энергию что-то сделать … Я преследовал цель привести в движение новую область науки … Уже тогда я видел, что существует поразительное сходство между совершенно различными явлениями, например, между излучением лазера и социологическими процессами или эволюцией, что должно быть только вершиной айсберга. Правда, в то время я не подозревал, что эта область может оказать влияние на столь многие и отдаленные области исследования, как, например, психология и философия» [1]. По Хакену, синергетика занимается изучением систем, состоящих из большого (очень большого, «огромного») числа частей, компонент или подсистем, одним словом, деталей, сложным образом взаимодействующих между собой. Слово «синергетика» и означает «совместное действие», подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого.

2. Научные школы (течения) в синергетики

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

В числе этих школ - брюссельская школа, основанная лауреатом Нобелевской премии по химии за 1977 г. Ильей Романовичем Пригожиным (из числа потомков русских эмигрантов, покинувших Россию после революционных событий 1917 г.), разрабатывающего теорию диссипативных структур, раскрывающую исторические предпосылки и мировоззренческие основания теории самоорганизации.

Интенсивно работает также школа Г. Хакена. Он объединил большую группу ученых вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет уже более 60 томов.

Классические работы, в которых развивается математический аппарат для описания катастрофических синергетических процессов, принадлежат перу российского математика В.И. Арнольда и французского математика Р. Тома. Эту теорию называют по-разному: теория катастроф, особенностей или бифурикаций.

Среди российских ученых следует упомянуть также академика А.А. Самарского и С.П. Курдюмова. Их школа разрабатывает теорию самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента на дисплеях компьютеров. Эта школа выдвинула ряд оригинальных идей для понимания механизмов возникновения и эволюции относительно устойчивых структур в открытых (нелинейных) средах (системах).

Широко известны также работы академика Н.Н. Моисеева, разрабатывающего идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природы, работы биофизиков, членов-корреспондентов РАН М.В. Волькенштейна и Д.С. Чернавского.

Такое разнообразие научных школ, направлений, идей свидетельствует о том, что синергетика представляет собой скорее парадигму, чем теорию. Это значит что она олицетворяет определенные достаточно общие концептуальные рамки, немногочисленные фундаментальные идеи, общепринятые в научном сообществе, и методы (образцы) научного исследования.

3. Основные идеи, предмет и объекты синергетики

«Краеугольным камнем» синергетики являются три основные идеи: неравновесность, открытость и нелинейность.

Состояние равновесия может быть устойчивым (стационарным) и динамическим. О стационарном равновесном состоянии говорят в том случае, если при изменении параметров системы, возникшем под влиянием внешних или внутренних возмущений, система возвращается в прежнее состояние. Состояние динамического (неустойчивого) равновесия имеет место тогда, когда изменение параметров влечет за собой дальнейшие изменения в том же направлении и усиливается с течением времени. Важно подчеркнуть, что такого рода устойчивое состояние может возникнуть в системе, находящейся вдали от стационарного равновесия.

Синергетика изучает два типа структур:

1) Так называемые диссипативные структуры, возникающие в процессе самоорганизации, для осуществления которых необходим рассеивающий (диссипативный) фактор. Здесь более важна роль стоков. Такие структуры тяготеют к стационарному состоянию, они как бы застывают на стоках. Диссипативные структуры появляются в открытых колебательных системах с сильной внешней подпиткой. Запасенная в них энергия способна высвобождаться в частности при поступлении в систему слабых возбуждений (флуктуаций), а отклик системы на это возбуждение может быть непредсказуемо сильным. Диссипативные структуры «живут» (в системном смысле) за счёт использования отторгнутой энергии внешней среды для собственных нужд.

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

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

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

ь они должны быть открытыми;

ь они должны быть существенно неравновесными.

Но именно такими являются большинство известных нам систем. Изолированные системы классической термодинамики - это определенная идеализация, в реальности такие системы исключение, а не правило. Сложнее со всей Вселенной в целом: если считать её открытой системой, то что может служить её внешней средой? Современная физика полагает, что такой средой для нашей вещественной Вселенной является вакуум.

4. Критика синергетики и синергетиков

Хакена и его последователей иногда обвиняют в честолюбивых замыслах, в умышленном введении легковерных в заблуждение. Кроме прочего утверждается, будто кроме названия (у которого, как было отмечено выше, также имелись предшественники), синергетика напрочь лишена элементов новизны.

Даже если бы новацией было только название, появление синергетики было бы оправдано. Предложенное Хакеном выразительное название нового междисциплинарного направления привлекало к этому новому направлению гораздо больше внимания, чем любое «правильное» и понятное лишь узкому кругу специалистов, название.

Уже нет необходимости доказывать полезность синергетического подхода и неправильно настаивать на непременном использовании названия «синергетика» всеми, чьи достижения, текущие результаты или методы сторонники синергетики склонны считать синергетическими. Явления самоорганизации, излучение сложности, богатство режимов, порождаемых необязательно сложными системами, оставляют простор для всех желающих. Каждый может найти свою рабочую площадку и спокойно трудиться в меру желания, сил и возможностей. Однако нельзя не отметить, что перенос синергетических методов из области точного естествознания в области, традиционно считавшиеся безраздельными владениями далеких от математики гуманитариев, вскрыли один из наиболее плодотворных аспектов синергетики и существенно углубили её понимание.

Заключение

Синергетика возникла 30 лет назад. Синергетика - новое направление в познании человеком природы, общества и самого себя, смысла своего существования. Новое качество в познании достигается за счет использования нелинейного мышления и синтеза достижений различных наук при конструировании образа мироздания.

Утверждая принципы нелинейного мышления, синергетика идет на смену классическим философско-методологическим системам, не способным подняться выше идеологических установок, узости или односторонности в подходе к процессу познания. Исходя из этих причин, синергетика стремится к адекватному восприятию и трезвой оценке подходов, свойственных всем ветвям познавательной деятельности, включая оккультные науки, религиозно-теологические, фелософские и тому подобные системы. Она тем самым освобождает мысль человека от каких бы то ни было догм, шор и открывает неограниченные просторы проявлениям его разума, развитию познавательных потенций и творчества. Единственное ограничение, которое науке и человеку в его творческой деятельности следует принять во внимание, связано с этическими соображениями. В теоретическом плане синергетика выступает в роли своеобразной метанауки, исследующей общий характер закономерностей как бы растворенных в частных науках. Для нее представляют интерес, говоря словами Ю.А. Данилова, системы из самой сердцевины предметной области частных наук, которые она извлекает и исследует, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами. В этом смысле синергетика начинает соперничать с философскими системами. В прикладном плане синергетика проявила себя с момента своего зарождения, поскольку возникла на почве некоторых точных наук (физика, химия, математика) в виде попыток решить конкретные проблемы на основе синергетического подхода и специфических методов. Затем область применения синергетических методов в различных науках, в том числе и гуманитарного профиля, стала быстро расширяться. На этом поприще синергетика стала серьезно соперничать с кибернетикой, системным подходом и т.д. Слияние теоретико-методологических разработок, мировоззренческих подходов и эмпирических исследований междисциплинарного порядка привело к появлению укрупненных прикладных разделов синергетики, таких, например, как социальная синергетика.

Синергетика позволяет современной науке выйти на принципиально новые рубежи в миропонимании, нетрадиционном объяснении многих явлений и парадоксов развития.

Отсюда становится понятным, почему сегодня так важно, чтобы синергетика изучалась каждым образованным человеком и прежде всего теми, кто в силу своих профессиональных обязанностей ученого, руководителя, инженера, экономиста, предпринимателя, педагога не может оставаться в стороне от современной революции в естествознании и обществознании, новых тенденций в научном познании.

Список использованной литературы

1. http://www.bestreferat.ru/referat-206880.html

2. http://ru.science.wikia.com/wiki/Синергетика

3. http://slovari.yandex.ru/Синергетика / Общая % 20 психология / Синергетика/

4. Антонов Е.А. «Философия и синергетика», Белгород: БелГУ, 2000

5. Аршинов В.И. «Синергетика как феномен постнекласической науки», М.: ИФРАН, 1999

6. Капустин В.С. «Синергетика социальных процессов», М.: МЭИ, 2000

7. Рузавин Г.И. «Философия науки», М., 2005

8. Данилов Ю.А. «Что такое синергетика?», М.: Наука, 2001

Размещено на Allbest.ru