Лекция № 6.

 

Синергетика.

 

1.   предмет.

2.   синергетическое видение эволюции Вселенной.

3.   синергетика в биологии и общественных науках.

 

1.   идея первичного хаоса, из которого все родилось,  распространена в древних мифах восточной философии, учении древних греков. Эти представления очень созвучны современному развитию естествознания. Начиная с 70-х годов 20 века, бурно развивается наука, называется синергетика, в фокусе внимания которой сложные системы самоорганизующихся процессов. В таких системах эволюция протекает от хаоса к порядку, от симметрии по все возрастающей сложности. Классическая термодинамика изучала механическое действие теплоты, причем предметом ее исследования были закрытые системы, стремящиеся к состоянию равновесия. Термодинамика 20 века изучает открытые системы в состояниях далеких от равновесия.

Основоположником синергетики является бельгийский физик и химик Илья Пригожин. Он показал, что в неравновесных открытых системах возможны эффекты, приводящие к  самопроизвольному возникновению упорядоченных структур, т.е. рождению порядка из хаоса.

Неравновесные о.с. характеризуются тем, что:

1.   есть приток энергии или вещества извне.

2.   поведение системы случайно, не зависит от начальных условий, но зависит от предыстории.

 

По мнению Пригожина, большинство систем открыто за счет притока энергии извне, параметры системы постоянно меняются. В какой-то момент времени, система может достичь критического состояния на границе области устойчивости – это точка бифуркации – точка ветвления путей и развития систем.

     В точке бифуркации система становится крайне чувствительной к флуктуации (отклонение параметров от среднего значения параметров систем).

     Под действием флуктуации организация неравновесной о.с., далекой от равновесия, разрушается.

     После точки бифуркации состояние системы может стать либо хаотическим, либо система перейдет на новый уровень упорядоченности, который называется диссипативная структура (называется диссипативной, т.к. для ее поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых систем, которые были до нее).

     Образование диссипативных структур и переход системы на более высокий уровень упорядоченности, и есть акт самоорганизации системы.

Самоорганизация – появление макроскопических, упорядоченных в пространстве и времени структур в первоначально бесструктурной, неравновесной среде.

     Самоорганизация в сложных системах свидетельствует о невозможности установления жесткого контроля над системой, т.е. самоорганизующейся системе нельзя навязать путь развития. Для самоорганизующихся систем существует несколько различных путей развития, и невозможно предсказать какой именно путь эволюции выберет система за порогом бифуркации.

Случайность.

     С точки зрения синергетики различают 2 вида случайностей:

1. случайности, которые богаты возможностями и дают начало направленной эволюции системы. Они лежат в истоках  процессов возникновения процессов развития.

2. случайности, которыми сопровождается всякий процесс изменений.

     Случайности 1-го рода порождают необходимость. Случайности 2-го рода способствуют самовыстраиванию необходимости т.е. диссинаптивной структуре в конкретном ее виде.

 

2.   современный этап развития космологии свидетельствует о полном слиянии двух отраслей знаний космологии и физики элементарных частиц. Рассматривает в качестве одного из более вероятных сценарных развитий Вселенной, инфляционную теорию. В этой теории эволюция Вселенной предстает как синергетический самоорганизующийся процесс. Процессы самоорганизации происходят в результате взаимодействия двух открытых подсистем: физического вакуума и микрочастиц квантовых полей. Считается, что процесс расширения из вакуумного суперсинергетического состояния Вселенная разогрелась до большого взрыва. Дальнейший ход ее истории пролегал через критические точки, точки бифуркации, в которых происходили спонтанные нарушения симметрии вакуума. В эти моменты энергия из вакуума перекачивалась в энергию тех полей и частиц, которые из вакуума и создавались. Причем ход этой эволюции, путей дальнейшего развития момента бифуркации оказался именно таким, что в результате появилась жизнь нашего типа.

 

3. возникнув в термодинамике, синергетика оказалась         сильно значимой и для биологии. Сама жизнь в таком подходе определяется в качестве формы существования макроскопических открытых систем, далеких от равновесия, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Организм, вид, популяция, биосфера представляют собой диссипативные структуры – о.с., далекие от равновесия, обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией. В последнее время синергетические представления активно проникают и в общественные науки, позволяя по новому взглянуть на экологические, исторические и политические процессы.