5. Мир как система. Системный подход в современной науке-1
.docxГалеев Рамиль Фаильевич
Юридический факультет МГУ, 208 группа
Семинар 5. Тема 5. Мир как система. Системный подход в современной науке (22.04.2017)
Задание 5. Опишите представления современной науки о состояниях систем
Герман Хакен в своей книге «Синергетика» пишет: «Синергетика занимается изучением систем, состоящих из многих подсистем самой различной природы, таких как электроны, атомы, молекулы, клетки, нейроны, механические элементы, фотоны, органы, животные и даже люди». Синергетика рассматривает, «каким образом взаимодействие подсистем приводит к возникновению пространственных, временных или пространственно-временных структур в макроскопических системах». В центре внимания синергетики находится согласованность взаимодействия отдельных частей при образовании структуры как единого целого. Кооперативные, взаимосогласованные явления наблюдаются в самых разнообразных системах: это и гидродинамические неустойчивости, и динамика популяций, образование макромолекул и циклонов в атмосфере. Хакен обратил внимание на тот факт, что процессы самоорганизации и образования структур в самых различных системах имеют сходные черты.
Единая наука о самоорганизации в Германии была названа синергетикой (Хакен), во франкоязычных странах - теорией диссипативных структур (Пригожин), в США - теорией динамического хаоса (Фейгенбаум), в Латинской Америке - теорией аутопоэза (Матурана). В отечественной литературе принят преимущественно первый термин, а также «нелинейная динамика» (Курдюмов). Таким образом, для обозначения самоорганизации в науке используются различные термины, однако их сущность сводится к единой мысли о том, что самоорганизация – это процесс, в результате которого из беспорядка и хаоса возникает организованная система, причем без каких-либо специфических внешних воздействий.
Неравновесность обозначает состояние системы вне термодинамического равновесия. Возникновение учения о неравновесности связано с тем, что для открытых нелинейных систем естественным состоянием является именно неравновесность, а не состояние термодинамического равновесия. А поскольку большинство систем во Вселенной являются открытыми, то и сама Вселенная является не стабильной и равновесной, а неустойчивой и неравновесной.
Диссипация – это динамическое состояние, которое определяется как своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне. Благодаря диссипативности в неравновесных системах могут спонтанно возникать новые типы структур, совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации, возникать новые динамические состояния материи.
Диссипативные структуры – это такие материальные структуры, которые способны рассеивать энергию. Теория диссипативных структур «возглавлялась» Ильей Пригожиным. В рамках этой теории самоорганизация и образование структур описываются с точки зрения термодинамического подхода. Диссипативность может проявляется в различных формах, при этом для поддержания диссипативных структур необходимо больше энергии, чем для поддержания более простых структур, на смену которым приходят диссипативные.
Точка бифуркации – это такое состояние системы, которое характеризуется усилением флуктуации и «входом» в критическую фазу, где появляются различные возможные пути развития системы, среди множества которых данная система должна сделать выбор. То есть бифуркация означает фазовый переход от устойчивости к неустойчивости, состоянию выбора, неопределенности будущего. Каким именно будет дальнейший путь развития, определяется случаем. При этом в переломный момент остается неизвестным будущее системы: она приобретет либо более сложный и упорядоченный вид, либо ее состояние станет хаотическим.
Основы теории бифуркации заложены А. Пуанкаре и А. М. Ляпуновым в начале XX века, затем эта теория была развита А.А. Андроновым и его учениками. Знание основных бифуркаций позволяет существенно облегчить исследование реальных систем, в частности предсказать характер новых движений, возникающих в момент перехода системы в качественно другое состояние, оценить их устойчивость и область существования.
Аттрактор – это притягивающее множество, к которому сходятся все фазовые траектории из какой-либо области фазового пространства (то есть в фазовом пространстве система «притягивается» к началу координат: где бы ни брала свое начало система, она приходит к началу координат — своему состоянию равновесия). Объект в фазовом пространстве, к которому стремятся все или почти все траектории и на котором они неустойчивы, называется странным аттрактором, в отличие от простых — состояний равновесия и предельных циклов. Странный аттрактор – объект, в котором траектории по одним направлениям разбегаются, по другим – притягиваются; в простых аттракторах есть только притяжение.
Что касается развития технологий, то можно отметить, что на данный момент у ученых гораздо больше возможностей для исследования различных систем. То, изучение чего раньше могло занимать десятилетия, теперь можно визуализировать в режиме реального времени благодаря использованию компьютерных технологий, новым алгоритмам обработки изображений, применению новых методов. К тому же, огромный процесс в области компьютерных технологий дает надежду на то, что некоторые из давних и фундаментальных нерешенных вопросов в различных областях науки получат свои ответы.
Литература:
Безручко Б.П., Короновский А.А., Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Путь в синергетику. Экскурс в десяти лекциях. – М.: Книжный дом «Либроком», 2010. – 304 с.
Брызгалина Е.В. Концепции современного естествознания: учебник. – Москва: Проспект, 2017. – 496 с.
Назаретян А.П. Универсальная перспектива творческого интеллекта в свете постнеклассической методологии // Вызов познанию: стратегии развития науки в современном мире / Отв. ред. Н.К. Удумян. – М.: Наука, 2004. – С. 394-434.