21. Синергетика, как новая парадигма научного знания

Проблема самоорганизации материальных систем в 20 в. становиться одной из центральной. Существенный вклад в решение этой проблемы вносит системный и информационный подходы. Но обе эти области исследования имеют дело с системами высокого уровня организации: социальные, технические и т.д. Процессы самоорганизации в неживой природе остаются вне этих подходов. Решение этой задачи берет на себя дисциплина, именуемая синергетикой. Термин синергетика образован от греческого “синергиа”, которое означает содействие, сотрудничество.

Синергетика - это область научного знания, в которой посредством междисциплинарных исследований выявляются общие закономерности самоорганизации, становления устойчивых структур в открытых системах. Это совместный целостный кооперативный эффект взаимодействия большого числа подсистем в открытых системах. данный эффект может иметь место в различных физических, химических, живых и др системах, способных к самоорганизации. При этом необходимо выполнение 2 условий: система должна быть открытой, те взаим с окр средой; число подсистем или компонентов, в результате взаим которых возникает их коллективное упорядоченное движение, должно превышать некий уровень. Эффект возникновения из хаоса и беспорядка устойчивых самоорганизующихся систем был открыт в физике еще в начале ХХ века, однако суть этих процессов удалось раскрыть значительно позже, на основе принципов неустойчивой термодинамики Пригожина. Вскрываемые синергетикой механизмы самоорганизации могут объяснить наконец возникновение жизни, сознания и вообще теорию эволюции. Таким образом, одной из особенностей науки ХХ века выступают исследования хаоса, динамика хаоса.

Ее основоположниками считаются Хакен и Пригожин. Закономерности явлений самоорганизации, открываемые синергетикой, не ограничиваются областью неживой природы: они распространяются на все материальные системы. Хакен и Пригожин делают акцент, на процессуальности материальных систем. Все процессы, протекающие в различных материальных системах, могут быть разделены на два типа: во-первых, это процессы, протекающие в замкнутых системах, ведущие к установлению равновесного состояния, которое при определенных условиях стремиться к максимальной степени неупорядоченности или хаоса, и, во-вторых, это процессы, протекающие в открытых системах, в которых при определенных условиях их хаоса могут самопроизвольно возникнуть упорядоченные структуры, что и характеризует стремление к самоорганизации. Основными характеристками первого типа процессов является равновесность и линейность, главными характеристиками второго типа процессов. В которых проявляется способность к самоорганизации и возникновению диссипативных структур, является неравновесность и нелинейность. Природные процессы принципиально неравновесны и нелинейны; именно такие процессы синергетика рассматривает в качестве предмета своего изучения.

Свое понимание феномена самоорганизации Пригожин связывает с понятием диссипативной структуры – структуры спонтанно возникающей в открытых неравновестных системах. В книги Пригожина и Стенгерс “Порядок из хаоса” процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы (например молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы условно называют их генами. В силу такой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если это система под воздействием энергетических взаимодействий с окружающей средой переходит в неравновесное “возбужденное” состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы “просыпаются от сна” и начинают действовать согласовано. Между ними возникает корреляции, когерентное взаомодействие. В результате и возникает то, что Пригожин называет диссипативной структурой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансного возбуждения, которое ее порождает, и одним из самых удивительных свойств такой структуры является ее повышенная “чувствительность” к внешним воздействиям. Если предполагается, что именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как имманентное свойство неравновесных процессов. Этот подход позволяет решить вопрос, который мучил основателей термодинамики: почему вопреки действию закона возрастания энтропии, который характеризует естественное стремление материальных систем к состоянию теплового равновесия и беспорядку, окружающий нас мир демонстрирует высокую степень организации и порядка. С понятием энтропии связана в первую очередь тепловая смерть Вселенной. Согласно закону возрастания энтропии при реальных термодинамических условиях, энтропия замкнутой системы возрастает. Достижение максимальной энтропии соответствует состоянию теплового равновесия. А тепловая энергия теряет способность превращения в другие формы энергии, из-за деградации в качественном отношении. Со временем все виды энергии перейдут в тепловую, а последняя, в силу выравнивания температур, потеряет способность превращаться в другие виды энергии и Вселенная придет в состояние теплового равновесия, выход из которого естественным путем невозможен. Есть несколько доводов критики: второе начало термодинамики было сформулировано для замкнутых изолированных систем, кроме того система должна состоять из сколь угодно большого, но конечного числа частиц; также данная система достигается только в стационарных условиях, в отличии от гравитационных. Синергетика сделала вывод, что закон изменения, тенденция изменения в мире, состоит не в том, что конечное состояние, к которому стремятся все существующие системы, - это хаос, что утверждалось в законе возрастания энтропии, а напротив, порядок.

Согласно синергетике как возниковновение, так и разрушение системы происходит в силу флуктуаций – на первый взгляд незначительных воздействий, к-ые испытывают объекты. Самоорганизация систем или разрушение организованности происходят вблизи тн точек бифуркации – те особых критических точек, когда имеется реальный выбор м/у двумя альтернативами. В окрестности таких точек поведение любой системы становится неустойчивым – система в наиб степени подвержена флуктуациям и под воздействием внешних факторов может резко изменить свое состояние.

Хаос – не отсутствие упорядоченности, а некая сверхупорядоченность, к-ая сущ-ет неявно, и в любой момент может проявиться в виде огромного кол-ва упорядоченных стр-р. При этом фактически упорядоченность возникает лишь случайно, причем в незначительном числе случаев, след-но сверхупорядоченный хаос лишь часть потенциально заложенных в него возможностей. В результате принципа Пригожина, признающего за Вселенной первичную динамическую неопределенность, оказалось возможным выработать новое понимание эволюции. Второй закон термодинамики не всесилен, тк все существующие системы имеют прирожденную способность мутировать внаправлении большей сложности.