Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
101 - копия_001.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.13 Mб
Скачать

22. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

  1. В природе существует множество примеров возникновения порядка в первоначально беспорядочных структурах. Наиболее явственно и наглядно по­добные явления демонстрирует живая природа. Однако и в неживой природе немало процессов, которые протекают в направлении от беспорядка к порядку. Всем знакомые снежинки, обладающие высокосимметричной структурой, об­разуются из бесструктурного водяного пара. В спокойном течении реки при огибании препятствий или при ускорении течения в области сужения русла могут возникнуть структуры в виде вихрей. Классическим примером образо­вания структур из полностью хаотической фазы в лабораторных условиях яв­ляются конвективные ячейки Бенара. Другим примером образования струк­тур являются автоколебания (звуковые, электрические, оптические, в том числе лазерные). Автоколебания возникают и в некоторых химических реак­циях. Классическим примером самоорганизации является реакция Белоусо-ва-Жаботинского (периодическое изменение цвета раствора). Известны при­меры образования структур и в мегамире (звезды, туманности и т. п.).

  2. В последнее время ученые начинают активно исследовать такие при­меры, что, в частности, объясняется их важностью в силу универсального характера. И хотя успехи в этом направлении пока еще весьма скромные по сравнению, например, с исследованиями в физике микромира, многие каче­ственные особенности такого рода задач становятся понятными. Соответст­вующее научное направление выделилось в отдельную область, для которой Г. Хакен (1973) предложил название синергетика. Предметом этой новой области науки было названо изучение общих принципов функционирования систем, в которых из хаотических состояний самопроизвольно возникают упорядоченные пространственные, временные и пространственно-временные структуры. Синергетика призвана построить физическую модель этих про­цессов и подобрать для их описания адекватный математический аппарат.

  3. Самоорганизация — это процесс эволюции от беспорядка к поряд­ку. Общие свойства систем, способных к самоорганизации, следующие. Во-первых, все подобные системы должны быть открытыми, т. е. обменивать­ся с окружающей средой либо веществом, либо энергией или и тем, и дру­гим. Так как в открытых структурах энергия системы может переходить в окружающую среду (теряться), то такие структуры называются диссипатив-ными. Во-вторых, самоорганизация происходит в неравновесных системах, т. е. таких системах, состояние которых в данный момент существенно отли­чается от теплового равновесия. В-третьих, самоорганизующиеся системы должны быть достаточно большими, т. е. состоять из многих частиц (подсис­тем). Дело в том, что только в таких системах возможно возникновение флук­туации — макроскопических неоднородностей. В-четвертых, эволюция систем, способных к самоорганизации, описывается нелинейными уравнениями. Именно в нелинейных системах малые флуктуации способны возрас­тать и приводить к бифуркациям.

  1. Самоорганизация имеет пороговый характер. Это означает, что до некоторого значения какой-то физической величины (например, энергии), описывающей состояние рассматриваемой системы, последняя ведет себя «обычным образом», в соответствии с известными динамическими и стати­стическими законами. При увеличении значений этой физической величины и отклонении от равновесного состояния в системе нарастают флуктуации, неконтролируемые изменения состояния, которые в обычном состоянии дос­таточно малы. Наконец, в точке бифуркации система скачком переходит в новое состояние с иной структурой, иными свойствами. Обычно в точке би­фуркации у системы имеется несколько (обычно две) возможностей образо­вать новую структуру. Однако предсказать, какая из этих структур реализу­ется, принципиально невозможно.

  2. Процессы самоорганизации и изучающая их наука синергетика яв­ляются основой научной программы, которая охватывает не только естест­венные, но и гуманитарные науки. Именно эта научная программа призвана построить модель эволюционных процессов самого общего вида. Такой «эво­люционный» подход к природе и обществу, к Вселенной в целом получил название универсальный эволюционизм. Основные принципы универсаль­ного эволюционизма следующие:

  1. Все в природе существует в развитии.

  2. Эволюционные процессы объективны и познаваемы.

  3. Известные законы природы следует воспринимать как принципы от­бора допустимых состояний из всех возможных.

  4. В эволюционных процессах фундаментальную и неустранимую роль играют случайности и неопределенности (в точках бифуркации).

  5. Любое развитие следует рассматривать как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций).

  6. Поведение системы в точках бифуркации непредсказуемо (прошлое влияет на будущее, но не определяет его).

  7. Устойчивость и надежность систем в природе и обществе обусловлены их постоянным обновлением в ходе эволюции.

  8. Окружающую среду не следует рассматривать просто как «термостат», имеет место совместная эволюция (коэволюция) системы и окружающей среды.

ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ

Задание 22.1 (выберите несколько вариантов ответа). Синергетика является ...

Варианты ответа:

  1. Прикладной наукой.

  2. Лженаукой.

  3. Теорией самоорганизации.

  4. Междисциплинарным научным направлением.

Обоснование ответа. Синергетика изучает общие свойства систем, спо­собных к самоорганизации, независимо от природы и структуры этих сис­тем. В этом отношении синергетика близка к теории колебаний, которая так­же изучает колебательные процессы в системах независимо от того, что пред­ставляют собой эти системы. Поэтому из предложенных вариантов ответа следует выбрать третий и четвертый. Несмотря на то что выводы синергети­ки имеют важное практическое значение, считать эту науку прикладной сей­час вряд ли возможно. И конечно, никак нельзя синергетику считать лже­наукой, так как она опирается на широкую эмпирическую базу и развитые теоретические модели.

Правильными являются варианты ответов: 3) теорией самоорганизации; 4) междисциплинарным научным направлением.

Задание 22.2 (выберите несколько вариантов ответа). Процессы самоорганизации происходят ...

Варианты ответа:

  1. При получении новых веществ в замкнутых реакторах.

  2. В ходе развития Земли.

  3. Во всех равновесных реакциях.

  4. В колебательных реакциях Белоусова-Жаботинского.

Обоснование ответа. Процессы самоорганизации происходят в откры­тых нелинейных системах, находящихся вдали от состояния (теплового) рав­новесия. В связи с этим следует сразу отбросить первый и третий варианты ответа. Второй и четвертый варианты относятся к процессам, где возмож­ны (и происходят) процессы самоорганизации: это геологическая эволю­ция, характеризующаяся структурированием первоначально однородного вещества Земли, и химическая колебательная реакция Белоусова-Жабо­тинского, когда смесь реагентов циклически меняет свой состав и соответ­ственно цвет.

Правильными являются варианты ответов: 2) в ходе развития Земли; 4) в колебательных реакциях Белоусова-Жаботинского.

Задание 22.3 (выберите несколько вариантов ответа).

К числу необходимых условий самоорганизации относятся ...

Варианты ответа:

  1. Неравновесность системы.

  2. Присутствие живых организмов в системе.

  3. Химическая неоднородность системы.

  4. Нелинейность системы.

Обоснование ответа. Процессы самоорганизации происходят в откры­тых нелинейных системах, находящихся вдали от состояния (теплового) рав­новесия. Это утверждение позволяет выбрать в качестве подходящих пер­вый и четвертый варианты ответа. Ни химическая неоднородность системы, ни присутствие живых организмов не являются условием возникновения

процессов самоорганизации, что легко иллюстрируется многочисленными примерами.

Правильными являются варианты ответа: 1) неравновесность системы; 4) нелинейность системы.

Задание 22.4 (выберите несколько вариантов ответа).

К закономерностям самоорганизации в любой системе относится ...

Варианты ответа:

  1. Возрастание устойчивости системы перед формированием диссипативной структуры.

  2. Возрастание неустойчивости системы перед формированием диссипативной структуры.

  3. Плавность, постепенность формирования диссипативной структуры.

  4. Внезапность, быстрота формирования диссипативной структуры.

Обоснование ответа. Самоорганизация в любых системах характеризу­ется тем, что резко возрастают флуктуационные колебания, система стано­вится неустойчивой и в какой-то момент (точка бифуркации) резко, скачком переходит в новое состояние с другой структурой. Эти свойства самооргани­зации описываются вторым и четвертым вариантами ответа.

Правильными являются варианты ответа: 2) возрастание неустойчиво­сти системы перед формированием диссипативной структуры; 4) внезап­ность, быстрота формирования диссипативной структуры.

Задание 22.5 (выберите один вариант ответа).

Процессы самоорганизации в открытых системах изучает ...

Варианты ответа:

1. Информатика. 2. Евгеника.

3. Генетика. 4. Синергетика

Обоснование ответа. Как уже неоднократно говорилось выше, синерге­тика изучает общие свойства систем, способных к самоорганизации, незави­симо от природы и структуры этих систем. Поэтому выбор варианта ответа в этом задании очевиден.

Правильным является вариант ответа: 4) синергетика.

Задание 22.6 (укажите соответствие между условием и вариантом ответа). Установите соответствие между научной дисциплиной и ее предметной областью:

  1. Термодинамика.

  2. Теория относительности.

  3. Синергетика.

Варианты ответа:

А. Общие закономерности процессов самоорганизации в природных и со­циальных системах.

Б. Общие пространственно-временные свойства всех природных процессов.

В. Всеобщие принципы бытия, познания, отношений между человеком и миром.

Г. Общие закономерности процессов взаимопревращения различных форм энергии.

Обоснование ответа. Из четырех предложенных вариантов ответа один должен оказаться «лишним», так как в условии задания указаны только три научные дисциплины. Очевидно, этим «лишним» вариантом является вари­ант В, так как всеобщие принципы бытия, познания, отношений между чело­веком и миром — это область интересов философии. Что касается оставшихся вариантов, то ясно, что общие вопросы самоорганизации должны быть связа­ны с синергетикой (3 — А). Теория относительности в широком смысле зани­мается пространственно-временными свойствами процессов (2 — Б). А термо­динамика (точнее, феноменологическая термодинамика) изучает общие зако­номерности процессов взаимопревращения различных форм энергии (1 — Г).

Правильным является соответствие: 1 — Г; 2 — Б; 3 — А.

Задание 22.7 (укажите соответствие между условием и вариантом ответа). Установите соответствие между научной дисциплиной (исследователь­ской программой) и ее предметом исследований:

  1. Синергетика.

  2. Биологический эволюционизм.

  3. Универсальный эволюционизм.

Варианты ответа:

A. Происхождение и развитие живых систем.

Б. Универсальные закономерности самоорганизации в природе и обществе.

B. Эволюция и форма существования Вселенной.

Г. Пути преодоления глобального экологического кризиса современности.

Обоснование ответа. Как уже неоднократно указывалось выше, синер­гетика изучает универсальные закономерности самоорганизации. Биологи­ческий эволюционизм занимается вопросами происхождения и развития живых систем. Универсальный эволюционизм рассматривает со своих пози­ций все вопросы эволюции и формы существования Вселенной. Для четвер­того варианта ответа соответствующей научной дисциплины (исследователь­ской программы) в условии задания нет.

Правильным является соответствие: 1 — Б; 2 — А; 3 — В.

ПАНОРАМА СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]