3.Синергетика и естествознание XXI века

Основоположники синергетики рассматривают ее как новое междисциплинарное направление исследований, как учение о сложноорганизованных системах. Г. Хакен подчеркивает, что все основные ее понятия «отражают различные аспекты особой области науки, занимающейся изучением сложных систем, - синергетики». И. Пригожин и

Г. Николис в совместном труде определяют синергетику как «познание сложного», которое возникло из исследования физики неравновесных состояний.

В настоящее время синергетика стала парадигмой исследования сложноорганизованных систем и не только находит широкое применение в естественных и технических науках, но и все активнее вторгается в социально-экономическое и гуманитарное познание. Прогресс в познании сложных систем способствовал преодолению противопоставления категорий простого и сложного, пониманию их относительности, а самое главное – раскрытию роли сложноорганизованных процессов в ходе эволюции и развития биологического и социального мира.

3.1.Характеристики самоорганизующихся систем

Основа синергетики – идея о принципиальной возможности порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Это происходит при возникновении положительной обратной связи между системой и окружающей средой.

Как же объясняет современная наука, в частности синергетика, процесс самоорганизации систем?

1. Система должна быть открытой, потому что закрытая, изолированная система, в соответствии со вторым законом термодинамики, в конечном счете, должна прийти в состояние, характеризуемое максимальным беспорядком, или дезорганизацией.

2. Открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия, то она обладает максимальной энтропией и неспособна к какой-либо организации.

3. Система должна быть нелинейной.

4. Если упорядочивающим принципом для закрытых систем является эволюция в сторону увеличения энтропии или усиления их беспорядка, то фундаментальным принципом самоорганизации служит, напротив, возникновение и усиление порядка через флуктуации.

5. Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, имеющих некоторые критические размеры. В противном случае эффекты синергетического взаимодействия будут недостаточны для проявления кооперативного взаимодействия.

6. Процессы самоорганизации, как и переходы от одних структур к другим, сопровождаются нарушением симметрии.

7. Возникновение самоорганизации опирается на принцип положительной обратной связи.

Это необходимые, но далеко не достаточные условия для возникновения самоорганизации в системах разной природы.

3.2.Закономерности самоорганизации

Самоорганизующиеся системы – это обычно очень сложные открытые системы, которые характеризуются огромным числом степеней свободы. Однако далеко не все степени свободы системы одинаково важны для ее функционирования. С течением времени в системе выделяется небольшое количество ведущих, определяющих степеней свободы. Однако далеко не все степени свободы системы одинаково важны для ее функционирования. С течением времени в системе выделяется небольшое количество ведущих, определяющих степеней свободы, к которым «подстраиваются» остальные. Такие основные степени свободы получили название аттракторов. Аттракторы характеризуют те направления, в которых способна эволюционировать открытая нелинейная среда. В закрытой системе аттрактор один, и он определяется вторым началом термодинамики – максимальная энтропия. Иначе говоря, аттракторы – это те структуры, по направлению к которым протекают процессы самоорганизации в нелинейных средах. Для наглядной иллюстрации понятия аттрактора часто используют образ конуса «воронки», который втягивает в себя траектории эволюции нелинейной системы.

Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты – точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает.

В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности и организации (фазовые переходы и диссипативные структуры – лазерные пучки, неустойчивости плазмы, флаттер, химические волны). В точке бифуркации система как бы колеблется перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация может послужить началом эволюции системы в некотором определенном (и часто неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая при этом возможность развития в других направлениях.

Переход от Хаоса к Порядку вполне поддается математическому моделированию. Более того, в природе существует не так уж много универсальных моделей такого перехода. Качественные переходы в самых разных сферах действительности (в природе и обществе – его истории, экономике, демографических процессах) подчиняются подчас одному и тому же математическому сценарию.

Синергетика убедительно показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы – это история образования все более и более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации – от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура).