3.3. Понятие о синергетике

В середине ХХ века появилось новое направление, на основе которого в конце ХХ века возникло научное направление под общим названием «синергетика».

«Синергос» греч. – направленный, кооперативный.

Впервые термин «синергетика» ввел Хакен. В 70-х гг. Хакен опубликовал монографию, которая называлась «Синергетика». В 1980 г. эта монография была переведена на русский язык.

Помимо Хакена, такие же явления рассматривали Эйген, Пригожин, Гленсдорф, Николис.

В синергетике рассматриваются системы, в которых:

• уравнения, связывающие параметры, являются нелинейными;

• параметры принимают критические значения внезапно и спонтанно (самопроизвольно, скачкообразно);

• состояние системы является далеким от равновесия – система должна быть открытой.

В таких системах возможно возникновение спонтанного или самопроизвольного порядка из беспорядка (хаоса).

Спонтанное возникновение порядка из хаоса при определенных условиях в вышеуказанных системах Хакен назвал синергетикой, или самоорганизацией, а сами системы Пригожин назвал диссипативными структурами (греч. «диссипация» – рассеяние).

Другая характеристика самоорганизованной структуры – направленное кооперативное действие множества элементов системы, возникающее при определенных условиях в вышеуказанных системах.

Явление синергетики широко распространено в живой и неживой природе, оно проявляется начиная с атома, заканчивая Вселенной. В живой природе все процессы являются самоорганизованными, можно сказать, что жизнь – циклически повторяющийся самоорганизованный процесс.

Элементы самоорганизации проявляются в явлениях переноса.

Всякий асимметричный процесс является самоорганизованным.

Нарушение симметрии как источник самоорганизации

Взаимосвязь симметрии и асимметрии рассматривается современной наукой в различных аспектах, охватывающих саморазвитие материи на всех ее структурных уровнях. Так современное синергетическое видение эволюции Вселенной основано на идее о т.н. спонтанном нарушении симметрии исходного вакуума. Под исходным вакуумом понимают состояние материи до Большого Взрыва, когда вся материя была представлена физическим вакуумом. В настоящее время считается, что истинный физический вакуум – это состояние материи с наименьшей энергией. Идея спонтанного нарушения симметрии исходного вакуума означает отход от общепринятого представления о вакууме как о состоянии, в котором значение энергии всех физических полей равно нулю. Здесь признается возможность существования состояний с наименьшей энергией при отличном от нуля значении некоторых физических полей и возникает представление о существовании вакуумных конденсатов – состояний с отличным от нуля средним значением энергии. Спонтанное нарушение симметрии означает, что при определенных макроусловиях фундаментальные симметрии оказываются в состоянии неустойчивости, а платой за устойчивое состояние является асимметричность вакуума. (Для такого вакуума введен термин «ложный вакуум»).

Новые стационарные состояния диссипативных структур разделяются на три типа:

1. пространственные структуры – структуры, которые возникают и развиваются в пространстве;

2. временные – развиваются во времени;

3. пространственно-временные – развиваются и в пространстве, и во времени.