Предисловие (Г. Хакен)

Хакен Герман (Hermann Haken, род. 12 июля 1927 г.) — немецкий физик-теоретик, основатель синергетики. Изучал физику и математику в университетах Галле (1946—1948) и Эрлангена (1948—1950), получив степени доктора философии и доктора естественных наук. С 1960 г. по 1995 г. являлся профессором теоретической физики университета Штутгарта. До ноября 1997 г. был директором Института теоретической физики и синергетики университета Штутгарта. С 1995 г. является почетным профессором и возглавляет Центр синергетики в этом институте, а также ведет исследования в Центре по изучению сложных систем в университе Флориды (Бока Рэтон, США).

Труды:

Хакен Г. Синергетика.

Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах.

Хакен Г. Лазерная светодинамика.

Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным явлениям.

Хакен Г. Принципы работы головного мозга: Синергетический подход к активности мозга, поведению и когнитивной деятельности.

Хакен Х. Квантополевая теория твёрдого тела.

Хакен Г. Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии.

Введение

Синергетика (от гр.. synergetikos – общий, обоюдно действующий) – направление и общенаучная программа междисциплинарных исследований, которые изучают процесс самоорганизации и становления новых упорядоченных структур в открытых физических, биологических, социальных, когнитивных, информационных, экологических и других системах. Так определяется понятие «синергетика» в справочной литературе из философии и специальных трудах, посвященных анализу содержания и объема синергетики .

Чтобы понять необходимость появления синергетики как нового направления в науке, необходимо сначала сжато осмотреть развитие науки во второй половине ХХ ст. Картина мира, которую рисует классическая наука Ньютона-Лапласа, – это мир жестких причинно-следственных связей, которые имеют линейный характер. Согласно представлениям классической науки развитие всех явлений и процессов является строго детерминированным: он идет от причины к следствию, которое становится причиной другого следствия и так к бесконечности. Содержание следствия полностью определяется причиной. Причинно-следственная цепь есть непрерывным и линейным. За причинной цепью ход развития может быть рассчитан далеко как в будущее, так и в прошлое.

Процессы, происходящие в мире, представлялись как предполагаемые на неограниченно большие промежутки времени; случайность исключалась как нечто внешнее и несущественное; эволюция рассматривалась как процесс, не имеет отклонений, возвратов, побочных линий. Развитие понимается как поступательное и безальтернативное. Если и есть альтернативы, то они трактуются как отклонение от основного течения движения и подчиняются ей в соответствии с объективными законами универсума. Развитие природы и общества понимается как процесс, проходящий определенные стадии, осуществляется по законам железной необходимости и независимо от воли

исознания человека, даже если это касается жизни общества .

Современная картина мира существенно отличается от картины мира, основанной на классической науке. Для классической науки между прошлым настоящим и будущим не существует принципиальных различий. Мир рассматривался как такой, который подчинен вневременным неизменным законам .

Согласно постклассической науке, люди живут в принципиально нестационарной вселенной, в которой неразрывно связаны три понятия: случайность, необратимость, уникальность. Особенностью объектов, рассматриваемых современной наукой, по мнению бельгийского ученого Ильи Пригожина (род. 1917 г. в России, Нобелевская премия в области химии - 1977 г.), является то, что люди переходят от равновесных условий к уникальным и специфическим. Наука сейчас вновь открывает время, и в этом, по Пригожину, ключ к пониманию фундаментального пересмотра науки, научной рациональности, роли и места науки в системе человеческой культуры, который состоялся во второй половине ХХ века .

Современное естествознание сформировало концепцию глобального эволюционизма как систему представлений о всеобщем процессе развития природы в различных ее формах. Стало понятным, что процесс становления и усложнения организаций присущ не только биологическим системам, но

исистемам неорганической природы. Эволюция присуща не только макроскопических телам, но и «миру» элементарных частиц, всем типам физических взаимодействий. Если раньше считали, что Вселенная как целое не развивается, является стационарным, то в XXI ст. возникла теория Вселенной, которая расширяется .

Идея развития не только проникает во все сферы природных и социальных явлений нашей планеты, но и «приобретает глобальное космическое значение: пределы применения идеи расширились от микромира к Метагалактике. Такой факт нашел свое воплощение в формировании нового научного направления, которое изучает механизм самостоятельного (спонтанного) возникновения упорядоченных структур в открытых нелинейных системах, – синергетики» .

Синергетика

«Сложность» - одно из ключевых слов, специфицирующих синергетические исследования. Наряду с понятиями «самоорганизация», «нелинейность», «открытость» и «хаос», синергетика концентрирует внимание на исследовании сложности. Синергетика есть познание и объяснение сложного, его природы, принципов организации и эволюции.

Согласно классической термодинамике и её II началу, эволюционность мира заключается в процессах упрощения организации, деградации структур и образований, возрастания энтропийных, хаотических элементов. В своём крайнем выражении эти представления доводятся до гипотезы о тепловой смерти Вселенной. Синергетика, в основу которой положена неравновесная термодинамика, изучает главным образом противоположные процессы: путь к сложному, рождение сложного и его нарастание, процессы морфогенеза. Процессы хаотизации и упрощения организации исследуются синергетикой лишь как необходимые эволюционные стадии функционирования сложного и восхождения к более сложному.

Синергетика открывает необычные стороны мира: его нестабильность и режимы с обострением (режимы гиперболического роста, когда характерные величины многократно, вплоть до бесконечности возрастают за конечный промежуток времени), нелинейность и открытость (различные варианты будущего), возрастающую сложность формообразований и способов их объединения в эволюционирующие целостности (законы коэволюции).

Синергетика

Синергетическая концепция хаоса существенно отличается и от интерпретаций этого понятия, которые абсолютизируют хаос (современный деконструктивизм): если развитие есть закономерное чередование порядка и хаоса, то это значит, что хаос обладает, вообще говоря, творческой силой (способностью) рождать новый порядок. При этом существенно, что с синергетической точки зрения рождение нового порядка из хаоса не вынуждается какой-то внешней (по отношению к данной реальности) силой, а имеет спонтанный характер. Вот почему синергетика является теорией самоорганизации (а не организации).

Первый вопрос, который возникает при изучении закономерностей самоорганизации, состоит в том, как она совершается. Богатейший опыт социального развития, например, на протяжении нескольких тысячелетий однозначно свидетельствует в пользу того, что социальная самоорганизация выступает как чередование двух исключающих друг друга процессов – иерархизации и деиерархизации. Иерархизация представляет собой последовательное объединение элементарных диссипативных структур в диссипативные структуры более высокого порядка; деиерархизация – последовательный распад сложных диссипативных структур на более простые. Практически это проявляется, в частности, в периодическом образовании грандиозных империй и их последующем катастрофическом распаде. Однако подобная картина наблюдается не только в сфере политических, но и любых других социальных институтов. В сфере политической жизни этот процесс выглядит более драматически и поэтому привлекает к себе особое внимание.

Более углублённый анализ этих процессов показывает, что они могут протекать в разных направлениях: диссипативные структуры могут объединяться в разной последовательности и по разным правилам, в результате чего могут возникать иерархические системы разного типа. Аналогичная картина наблюдается и в случае деиерархизации: сложная диссипативная структура может распадаться на более простые разными способами, в результате чего в роли элементарных структур также могут выступать диссипативные структуры разного типа.

Синергетика

Тем не менее, спектр направлений, в которых может протекать иерархизация или деиерархизация, отнюдь не произволен: он задаётся природой той системы, которая претерпевает указанную эволюцию, и характером внешней среды. Другими словами, он определяется бифуркацией – разветвлением старого качества на конечное множество вполне определённых потенциально новых качеств. Это так называемая нелинейность первого рода, которая придаёт процессу самоорганизации с самого начала неоднозначный («стохастический») характер.

Картина самоорганизации этим не ограничивается. Цепочка бифуркаций может не только увести самоорганизующуюся систему от исходного состояния, но и вернуть её в это состояние. Для конкретной системы, взаимодействующей с конкретной средой, существует свой аттрактор – предельное состояние, достигнув которого, система уже не может вернуться ни в одно из прежних состояний. В существовании аттракторов легко убедиться, наблюдая как иерархизацию, так и диерархизацию. Процесс иерархизации в условиях взаимодействия с внешней средой не может продолжаться бесконечно: достигнув некоторого предельного состояния («простой аттрактор»), он останавливается. То же самое происходит и с процессом деиерархизации: распад системы заканчивается, достигнув некоторого предельного состояния («странный аттрактор») Бранский, 1999 .

Исследование хаотических режимов процессов, протекающих в открытых нелинейных средах, включает в себя ряд интересных постановок проблем. Существуют методы, позволяющие восстановить размеренность аттрактора и его общий вид по экспериментальным данным.

Задача восстановления спектра структур-аттракторов чрезвычайно сложна и пока не решена, но можно проводить поиск одного аттрактора, анализируя последовательность измерений некоторой величины. Эта задача называется задачей реконструкции аттрактора. Оказывается, чтобы исследовать количество параметров порядка у сложной многомерной системы, требуется измерять одну из её характеристик в дискретные момента времени. Поиск числа и характера параметров порядка сложной системы, которые опреледяют поведение всех остальных степеней её свободы, является одним из способов упрощения этой системы, описания сложного достаточно простым и доступным образом Князева, 1997 .

Выяснив, как происходит самоорганизация, естественно поставить вопрос: почему она вообще имеет место? Что играет роль той побудительной силы, которая заставляет диссипативные структуры как специфически усложняться, так и специфически упрощаться?

Развитие (эволюция) диссипативной структуры есть рост степени синтеза порядка и хаоса, обусловленный стремлением к максимальной устойчивости. Тем, кто сомневается в революционном вкладе синергетики в философию, следует учесть, что никто из философов прошлого при всей смелости их воображения никогда не приходил к подобной идее Бранский, 1999 .

Синергетика

Вообще говоря, синергетические представления о структурах-аттракторах, асимптотиках, целях эволюционных процессов взаимосвязаны с синергетическими принципами построения эволюционного целого из частей, сложных структур из простых. Вопрос «куда идут процессы?» становится параллельно с вопросом, «как строится сложное эволюционное целое?», «каковы законы нелинейного синтеза?».

Возможно, само понятие «цель» и «целое» этимологически связаны. Достижение цели одновременно означает и завершение действия, замыкание круга, восхождение к полноте, совершенству, красоте. Цель достигается тогда, когда оказывается построенным совершенное симметричное целое.

Куда идут эволюционные процессы в открытых нелинейных системах? Они идут к созданию всё более сложных организаций и структур путём интеграции различных, развивающихся в разном темпе структур в эволюционные целостности.

Сложность структуры связана с когерентностью. Под когерентностью мы понимаем согласование темпов жизни структур посредством диффузионных, диссипативных процессов, являющихся макроскопическим проявлением хаоса. Для построения сложной организации необходимо когерентно соединить подструктуры внутри неё, синхронизировать темп их эволюции. В результате объединения структуры попадают в один темпомир, значит, приобретают один и тот же момент обострения, начинают «жить» в одном темпе.

Можно попытаться сформулировать правила нарушения симметрии при соединении разновозрастных структур в целое, указать оптимальную степень связи (пересечения областей локализации) подструктур внутри сложной структуры, топологию их расположения, законы смены режима и другие факторы, обеспечивающие устойчивое совместное развитие в одном темпомире.

Не какие угодно структуры и не как угодно, не при любой степени связи и не на каких угодно стадиях развития могут быть объединены в сложное целое. Существует ограниченный набор способов объединения, способов построения сложного эволюционного целого.

Чтобы возникла единая сложная структура, должна быть определённая степень перекрытия входящих в неё более простых структур. Должна быть соблюдена определённая типология, «архитектура» перекрытия. Должно быть определённое «чувство меры».

Фактором объединения сложных социальных структур является некой аналог хаоса, флуктуаций, диссипации, рынок в обобщённом смысле этого слова. Хаос (т.е. обменные процессы разного рода), таким образом, играет конструктивную роль не только в процессах выбора пути эволюции, но и в процессах построения сложного эволюционного целого. Фигурально выражаясь, хаос выступает в качестве «клея», который связывает части в единое целое.

При создании топологически правильной организации из более простых структур (при определённой степени их взаимодействия и при определённой симметрии архитектуры создаваемой единой структуры) осуществляется выход на новый, более высокий уровень иерархической организации, т.е. делается шаг в направлении к сверхорганизации. Тем самым ускоряется развитие той структуры, которая интегрируется в сложную Князева, 1997 .

Синергетика

Встаёт вопрос: в чём смысл роста степени синтеза порядка и хаоса, который наблюдается в процессе развития диссипативных структур? Другими словами, существует ли какой-то конечный итог в таком росте или же такого итога нет? Возникает мысль, что максимальная устойчивость диссипативной структуры может быть достигнута только тогда, когда исчезнет само различие между порядком и хаосом. Взаимопереходы порядка и хаоса в таком случае станут невозможными, и рост степени синтеза порядка и хаоса потеряет смысл. Полный синтез порядка и хаоса, при котором пропадает всякое различие между ними, означает возникновение диссипативной структуры, устойчивой по отношению к любым модификациям внешней среды, другими словами, устойчивой относительно абсолютного хаоса.

Мы видим, что самоорганизация представляет собой балансирование между простыми и странными локальными аттракторами. Возникает гипотеза, что балансирование не лишено определённой тенденции, а именно: оно есть движение к упомянутому глобальному аттрактору.

Эсхатологическая проблема синергетики задаётся вопросом: «Существует ли у социальной истории конец или такого конца может и не быть?» Как известно, все философские концепции всемирной истории разделились на две группы: финалистические (призирающие конечность истории) и инфинитные (отрицающие эту конечность). Но вопрос здесь поставлен некорректно, ибо в такой постановке он исключает возможность однозначного ответа.

У всемирной истории в одном отношении есть конец, а в другом такого конца нет. С одной стороны, должен существовать предел культурного развития человечества, но, с другой стороны, движение к этому пределу должно быть бесконечным. Здесь уместно будет ввести такое понятие как суператтрактор – это некий результат реализации общечеловеческого идеала. И чтобы приблизиться к этому пределу, надо преодолеть существующие социальные противоречия. И хотя преодоление одних противоречий порождает новые, суперотбор (извлечение уроков из преодоления прежних противоречий) порождает тенденцию к минимизации вновь возникающих противоречий. Благодаря этой тенденции появляется возможность сколь угодно приблизиться к суператтрактору, не достигая его за конечный промежуток времени.

Обобщая синергетический подход к решению эсхатологической проблемы, можно сказать следующее. Кажущаяся мистичность суператтрактора обусловлена нелинейностью процесса движения к нему. Нет ничего удивительного в понятии «суператтрактор», если учесть тройной смысл нелинейного характера связи действия с причиной:

а) неоднозначность действия (стохастичность, нелинейность первого рода);

б) диспропорциональность (нелинейность второго рода);

в) реактивность (обратная связь, нелинейность третьего рода).

Специфика социальной самоорганизации состоит, прежде всего, в том, что следует различать эту самоорганизацию на онтологическом, гносеологическом и аксиологическом уровнях. На онтологическом уровне она проявляется в форме дифференциации и интеграции социальных институтов (учреждений); на гносеологическом – в форме дифференциации и интеграции знаний (в частности, концепций); на аксиологическом – в виде дифференциации и интеграции ценностей (в конечном счете, общезначимых желаний и связанных с ними социальных идеалов). Дифференциация и интеграция институтов и знаний были известны давно. В отличие от тех и других закон дифференциации и интеграции социальных идеалов не был осознан, и потому до недавнего времени практически полностью игнорировался.

Заключение

Синергетика развивается в результате синтеза предметного знания, философской рефлексии и математического моделирования. У моделирования многовековой опыт анализа процессов, идущих в разных временных масштабах. Выделение быстрых и медленных переменных давно стало классикой. Развитие синергетики позволило увидеть множество других процессов во времени. Это прообразы, вспомогательные инструменты, используя которые можно описывать различные сущности.

Синергетика открывает необычные стороны мира: его нестабильность и режимы с обострением (режимы гиперболического роста, когда характерные величины многократно, вплоть до бесконечности возрастают за конечный промежуток времени), нелинейность и открытость (различные варианты будущего), возрастающую сложность формообразований и способов их объединения в эволюционирующие целостности (законы коэволюции).

Сегодня внедрение методов синергетики идёт интенсивно во все области исследований. По своей масштабности открытие механизмов самоорганизации систем и закономерностей универсального эволюционизма стало научной революцией, более мощной, чем научные революции начала XX века, связанные со становлением теории относительности и квантовой механики. Синергетика даёт новый образ мира как открытой системы, развивающейся по нелинейным законам, раскрывает двойственную природу хаоса, его созидающее и деструктивное начала. Синергетическое мышление, развивающее и конкретизирующее методологию системных исследований, открывает новые возможности познания закономерностей исторического процесса и предвидения перспектив его дальнейшего движения. В настоящий момент модели, построенные синергетикой, наиболее реалистичны, более адекватно описывают особенности развития окружающего мира. Но вовсе не исключено, что в будущем найдутся новые, усовершенные модели и подходы к его описанию.

Выводы

1. Синергетика - направление и общенаучная программа междисциплинарных исследований, изучающих процесс самоорганизации и становления новых упорядоченных структур в открытых системах.

2. Синергетика ставит своей задачей познание общих закономерностей и принципов, лежащих в основе самоорганизации в системах различной природы: физической, химической, биологической, технической, экономической, социальной и т.д.

3. Под самоорганизацией в синергетике понимаются процессы возникновения упорядоченных структур в сложных динамических системах, находящихся в состояниях, далеких от равновесия, вблизи особых точек - бифуркаций. В этих точках система под воздействием малейших действий (флуктуаций) может качественно изменить свое состояние. Этот переход характеризуют как возникновение порядка из хаоса.

4. В синергетике происходит конструктивное переосмысление хаоса. Абсолютного хаоса и абсолютного порядка не бывает. Хаос и порядок всегда сосуществуют, взаимопереходящие друг у друга даже в простых динамических системах, будучи проявлением их нелинейности. При этом хаос характеризует системы с неустойчивым поведением, а порядок - со стойкой.

5. Синергетика предполагает качественно новую картину не только по сравнению с той, которая лежала в основах классической науки, но и тем, что принято называть квантово-релятивистской картиной неклассического естествознания первой половины ХХ ст. В этом смысле синергетика постнеклассической, плюралистическая, как плюралистический образ мира, который ею предполагается.

6. Благодаря недавним результатам в области синергетики (теории самоорганизации) начинают устанавливаться внутренние связи между естественными и гуманитарными науками, восточным и западным мировосприятием, наукой и философией, в частности диалектикой.

7. Учение синергетики о переходе от хаоса к порядку и наоборот, накопление флуктуаций, ведущих к качественному изменению старой системы является подтверждением истинности закона единства и борьбы противоположностей, закон перехода количества в качество и диалектического отрицания как необходимой предпосылки всякого развития. Синергетика не отменяет диалектику, не заменяет, а лишь уточняет, конкретизирует и расширяет сферу ее применения.

8. Формационный подход к изучению развития общества во все периоды истории человечества, разработанный марксизмом, имеет ограниченный характер, ибо имеет определенную познавательную и методологическую стоимость лишь относительно раннего этапа существования капиталистического общества. Попытки распространить учение об общественно-экономические формации на все периоды человечества и все страны оказались несостоятельными, а тезис о железной необходимость смены одной формации другой, осуществляемый независимо от воли и сознания людей, о автоматизм действия объективных законов развития общества, провозглашенный советским истматом, опровергнута как самим ходом всемирной истории, так и синергетикой.

9. Синергетика учит, что умение использовать случай, не упустить неповторимый шанс является чрезвычайно важным фактором в деятельности государственных деятелей и лидеров политических партий как в плане экономики, так и политики.

10. В будущем синергетика обусловит изменение не только логики научного познания, но и языка науки. На смену однозначному понятию придет многозначный символ. А если языком науки становится символ, то она неизбежно сближается с искусством. При этом грани между ними не сотрутся. Просто это будет означать, что ученый не может обойтись без искусства, а художник не будет пренебрегать научным знанием.