2.2 Синергетическое видение развития: законы и принципы, точка бифуркации

- синергетика = теория сложных систем (греч. син - совместность и энерго -  деятельность) – 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 - междисциплинарный подход => принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же безотносительно природы систем => для их описания пригоден общий математический аппарат

- синергетика - определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур (или многофакторных сред), которые не деградируют к стандартному, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния

- образование новых структур имеет регулярный, волновой характер => они называются автоволновыми процессами 

ПР: эволюция - от элементарного ---> к сложносоставному

- область исследований синергетики - все отрасли естествознания

- математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей физики: нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, неравновесной статистической физики

школы, в рамках которых развивается синергетический подход

Герман Хакен	школа нелинейной оптики, квантовой механики, статистической физики - 1960, Институт теоретической физики в Штутгарте	- 1973 объединил учёных вокруг серии книг по синергетике (69 томов) - теоретические, прикладные, научно-популярные работы => -методология синергетики - от физики твёрдого тела и лазерной техники и до биофизики и проблем искусственного интеллекта
Илья Пригожин работа «Порядок из хаоса»	физико – химическая и математико– физическая школа в Брюсселе, 1947	- математическая теория поведения диссипативных структур - мировоззренческие основания теории самоорганизации, как парадигмы универсального эволюционизма - (!) не пользовались термином «синергетика», а называли разработанную ими методологию «теорией диссипативных структур»
академик  Н.Н. Моисеев	Россия	- идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природы
В.И. Арнольд	Россия	- математический аппарат теории катастроф
А. А. Самарский С.П. Курдюмов	Россия	- теория самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента (включая теорию развития в режиме с обострением)
М.В. Волькенштейн Д.С. Чернавский	Россия	- синергетический подход в биофизике

- теории синергетики

1.теория динамического хаоса -  исследует сверхсложную, скрытую упорядоченность поведения наблюдаемой системы

2. теория фракталов  - изучает сложные самоподобные структуры, часто возникающие в результате самоорганизации

3. теория катастроф - исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах «бифуркация»,  «неустойчивость»

- синергетический подход в естествознании

1. природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные - эволюционирующие системы

2. связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней

3. неравновесность - условие появления новой организации, новых систем - развития

4. когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации

5. общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы

6. при переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все развивающиеся системы ведут себя одинаково

7. развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной самоорганизации

8. в сильно неравновесных состояниях системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии

9. в неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и согласованность поведения элементов возрастает

10. в состояниях, далёких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы - наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному режиму системы —аттрактору

- синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:

1. система должна быть открытой

2. открытая система должна быть далека от точки термодинамического равновесия (т.к. в точке равновесия сложная система не способна к самоорганизации)

3. принцип самоорганизации - возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем

4. самоорганизация может произойти в системах достаточного уровня сложности, имеющих критические параметры связи и высокие значения вероятностей своих флуктуаций

5. этап самоорганизации наступает в случае преобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, над отрицательными обратными связями

В самоорганизующейся, в эволюционирующей системе возникшие изменения накапливаются и усиливаются вследствие общей положительной реактивности системы, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур.

6. самоорганизация в сложных системах сопровождается нарушением симметрии => необходимо отказаться от симметрии времени

Самоорганизация в сложных и открытых — диссипативных системах, к которым относится и жизнь, и разум, приводят к необратимому разрушению старых и к возникновению новых структур, что наряду с явлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в природе.

- (+) синергетика разрушает привычное мировидение тем, что:

1) работает с категорией случайности (= хаос)

2) синергетика демонстрирует каким образом и почему хаос может выступать в качестве созидающего начала, конструктивного механизма эволюции

3) отходит от традиционного подхода в понимании управления сложными системами

4) математически описывает необратимые качественные изменения, обеспечивающие переход от простого к сложному, теоретически описывает развивающиеся системы

5) показывает альтернативные пути развития

6) открывает новые принципы суперпозиции, сборки сложного эволюционного целого из частей, построение сложных развивающихся структур из простых

7) объединение структур не сводится к их простому сложению ----> целое уже не равно сумме частей => новый принцип согласования частей целое: установление общего темпа развития входящих в целое частей (сосуществование структур разного возраста в одном темпомире)

8) показывает как оперировать со сложными системами и как эффективно управлять ими => главное - не сила, а правильное топологическое воздействие на сложную систему (= среду)

ПР: даосизм Лао-цзы ----> «слабое побеждает сильное, мягкое побеждает твердое, тихое побеждает громкое и т.д.»

9) раскрывает закономерности и условия протекания быстрых, лавинообразных процессов и процессов нелинейного, самостимулирующего роста

- (+) идея нестабильности (= динамические системы)

1) включила в поле зрения естествознания человеческую деятельность => человека в природу

2) нестабильность, время как сущностная переменная ----> стали играть немаловажную роль в преодолении разобщенности, которая существовала между социальными исследованиями и науками о природе

3) идея нестабильности в науке раскрывает существо самой науки

ПР: (!) культурный контекст западной науки с XVII в.

4) открытие неравновесных структур

5) идея конструктивной роли времени

6) появление новых идей относительно динамических, нестабильных систем

7) отмечена самостоятельность элементов любой системы

8) именно отрицательные обратные связи и создают системы, как устойчивые, стабильные объединения элементов

9) положительные обратные связи - усиливают индивидуальные движения составляющих

10) флуктуации (= малые движения) - выходят на макроуровень

- бифуркация - момент качественного изменения исходной системы

ПР: бифуркации, катастрофы - универсальные свойства материи

- движение материи - чередование этапов адаптационного развития и этапов катастрофного поведения