4.2.4. Основные свойства самоорганизующихся систем
Основными свойствами самоорганизующихся систем является: открытость, нелинейность, диссипативность. Система должна находиться в состоянии, далеком от равновесия.
1. Открытость системы обеспечивается непрерывным потоком вещества, энергии или информации, получаемым из внешней среды на поддержание определенного состояния. В таких системах флуктуации (лат. fluctuatio – колебание: случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа частиц, от ее среднего значения) играют определяющую роль. Открытые системы – это системы необратимые.
2. Нелинейность – это выход в многомерное пространство. Нелинейность проявляется в очень разных аспектах.
А – Порядковая нелинейность подразумевает нарушение одномерной упорядоченности; например, попытку «лезть без очереди». При одномерном перечислении элементов представители разных областей выстраиваются в одну шеренгу.
Таким образом, порядковая линейность – это мир с единственным измерением.
Любое различение по нескольким критериям требует нелинейной структуры. Более того, даже одномерный процесс, зацикливаясь, выходит в новое измерение. Так, прямая линия, обретая кривизну, свертывается в окружность и тем самым находит плоскость, т. е. двумерность.
Б – Алгебраическая нелинейность характеризуется уравнениями, содержащими неизвестные величины не только в первой степени. Возможны любые степени и не только целые.
Выходя за пределы алгебры, встречаемся с трансцендентными (выходящими за пределы) уравнениями. Такие уравнения содержат показательные, тригонометрические, логарифмические и всякие специальные функции. Дифференциальные, интегральные, функциональные уравнения тоже, как правило, нелинейны.
В – Субстанциальная нелинейность обнаруживается в пространстве смыслов.
Возникает потребность в таких словах как озарение, преображение, откровение, которые скорее символы, чем научные понятия, и речь должна идти об онтологическом статусе нелинейности.
Качественный аспект нелинейности проявляется в таких феноменах самоорганизации как:
неоднозначность;
неустойчивость;
необратимость.
3. Диссипативность (лат. dissipation – рассеивание) – это переход энергии упорядоченного движения в энергию хаотического движения (например, переход энергии электрического тока в теплоту). Благодаря диссипативности в неравновесных системах могут спонтанно формироваться новые типы структур, совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации, возникать новые динамические состояния материи.
Понятие «диссипативности» тесно связано с понятием хаоса.
Синергетика определяет хаос как многоликое материальное начало, которое не только разрушает и само является продуктом разрушения, но и способствует созиданию нового. Благодаря хаосу материя деструктурируется и насыщается неопределенностью, в то же время она порождает структурные организации, оказывается способной к самоорганизации.
В нелинейных (неравновесных открытых) системах постоянно действу-ет диссипативный, рассеивающий, хаотизирующий фактор.
Синергетика конкретизирует созидательные функции хаоса:
1) хаос необходим для исходного структурирования нелинейной среды;
2) хаос способствует резонансному объединению простых структур в единую сложную структуру, согласованию темпов их эволюции, объединению и «склеиванию»;
3) хаос может выступать как механизм переключения, смены различных режимов развития системы, переходов от одной относительно устойчивой структуры к другой.
Роль синергетики в становлении нового понимания
Процессы, которые протекают в различных явлениях природы, можно разделить на два класса:
• процессы, протекающие в замкнутых системах и развивающиеся в направлении возрастания энтропии и установления равновесного состояния;
• процессы, протекающие в открытых системах, в которых в моменты неустойчивости могут возникать малые возмущения, флуктуации, приводящие к развитию новых самоорганизаций.
Хаос и случайность выступают в качестве активного начала. Самоорганизующейся системе нельзя навязать путь развития, установить жесткий контроль за ней.
Для синергетики неравновесность – это основание для установления упорядоченности. Если система пребывает в термодинамическом равновесии, то ее элементы игнорируют друг друга, т.е. ведут себя независимо друг от друга. Переход в неравновесное состояние побуждает элементы устанавливать связь, корреляцию.
Концепция открытости тесно связана с феноменом свободы. По существу это одна проблема.
Всякое определение призвано выразить смысловую суть рассматриваемого предмета, очертив одновременно его границы, пределы. Принимая нелинейность – когерентность (лат. cohaerentia – сцепление, связь) – открытость за системное определение синергетики, мы получаем возможность ставить и решать вопрос о ее границах, устанавливая допустимые пределы по каждому из этих параметров.
