Федерального державного освітнього закладу
ВИЩОЇ ОСВІТИ
«МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРО_ІНЖЕНЕРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. В. П. Горячкина »
РЕФЕРАТ
на тему:
«СИНЕРГЕТИКА ЯК УНІВЕРСАЛЬНА НАУКОВА ПАРАДИГМА»
Виконав:
Студентка I курсу ІЕФ
Луканіна В. А.
Перевірив:
Маслов Гліб Миколайович
1.Вступ
У першій третині ХХ століття механічне світогляд, що виходить з уявлень про лінійність, визначеності і однозначності причинно-наслідкових зв'язків, редукції будь-якого складного об'єкта до суми більш простих вихідних елементів і виведення з них різних комбінацій всіх властивостей об'єкта, зазнало остаточної поразки. Це виявилося не тільки в описі біологічних і соціальних явищ, а й у фундаменті природознавства - фізики. «У класичній науці ХІХ століття панувало переконання, що матерії початку властива тенденція до руйнування будь-якої впорядкованості, прагнення до вихідного рівноваги (в енергетичному сенсі це й означало невпорядкованість або хаос)» 1. Заснована на античних традиціях пошуку первокірпічіков Світобудови, фізика вивчала, головним чином, структуру і властивості об'єкта, найбільш суттєві взаємозв'язки між його окремими елементами. Проте об'єкти природи не можна уявити у вигляді простої суми окремих елементів, вони набагато складніше. «До опису об'єкта природи не завжди застосовні класичні моделі та подання, бо світ є неподільним цілим, мережею відносин, мережею взаємозалежних і взаємообумовлених процесів, які не можуть пізнати і адекватно описати не тільки класична, а й некласична науки» 2. Класична наука може пояснити лише, як з порядку виникає хаос, чим зумовлені вибухи зірок, руйнування планет, старіння і смерть організмів, розпад цивілізацій.
1 Дубніщева Ф.М.: Концепція сучасного природознавства .- М.: Юніті, 1998, стр.231
2 Е. Н. Князєва: Закони еволюції і самоорганізації складних систем. -Наука, 1994, стр65
3 В. П. Ратніков: Концепція сучасного природознавства: підручник-ЮНИТИ, 1997, стор.125
Ця спрямованість процесів зв'язується зі зростанням ентропії в ізольованих системах і прагненням її до деякого максимуму, при якому система переходить в стан хаосу. «З хаосу, стверджували стародавні греки, Всесвіт народився, в хаос ж, за припущенням класичної термодинаміки, і повернеться» 3.
При підготовці цього реферату у мене виник цікавий питання: якщо Всесвіт еволюціонує тільки до хаосу, то як вона могла виникнути і зорганізуватися до нинішнього впорядкованого стану? Але цим питанням класична термодинаміка (як розділ фізики) не задавалася, бо сформувалася в епоху, коли не стаціонарний характер Всесвіту не обговорювалося. «У цей час єдиним німим докором термодинаміці служила дарвінівська теорія еволюції» 1. Адже передбачуваний нею процес розвитку рослинного і тваринного світу характеризувався його безперервним ускладненням, наростанням висоти організації і порядку. Зароджуються, ростуть і ускладнюються організми, з'являються їх нові види, більш пристосовані до середовища проживання, виникають нові зоряні системи і нові цивілізації; безладна група риб майже миттєво перетворюється на косяк, птахи збираються в зграю, при цьому і птиці в зграї, і риби в косяку діють настільки синхронно, як ніби це єдиний цілісний організм. Жива природа чомусь прагне геть від хаосу. Це явна нестиковка законів розвитку живої та неживої природи.
«Як виходить, що система спонтанно переходить зі стану хаосу, найбільш ймовірного і вигідного з енергетичної точки зору, в стан порядку, менше ймовірного і менш вигідного (з більш високою енергією)? Як і за рахунок чого відбувається її самоорганізація (самовпорядкування)? »2. Цими питаннями задавалися вчені з різних галузей природознавства, розроблені класичної та некласичної наукою пізнавальні моделі не могли відповісти на ці питання. В черговий раз природничі науки опинилися в глухому куті і були поставлені перед необхідністю переходу до нових якісним уявленням про навколишній світ, що значною мірою сприяло зростанню ролі комплексних дослідницьких програм в організації наукових досліджень. Інша найважливіша причина пошуку нового підходу до його вивчення лежить в галузі сучасної техніки - проблем розробки засобів отримання, зберігання і передачі інформації, створення різних систем управління, регулювання і т.д.
«Відмова від механістичної методології та практичні потреби суспільства зажадали пошуку нових концепцій та ідей, що враховують принципову складність досліджуваних об'єктів і орієнтованих на пізнання їх цілісності і системних якостей» 1. У числі перших наукових дисциплін, що поставили цю проблему стали економіка, біологія, психологія та лінгвістика. Але підходи до її вирішення були знайдені при дослідженні поведінки фізичних та хімічних систем. У процесі вирішення цієї проблеми і сформувалася постнекласична наука. «Вона акцентує увагу на дослідженні всієї сукупності ієрархій систем Світобудови як взаємопов'язаної цілісності або мережі взаємодіючих елементів. Об'єкт її дослідження - процес розвитку, загальні принципи самоорганізації і еволюції складних систем різного рівня і різної природи, особливості зміни якісних станів, механізми, динаміка і просторово-часова розгортка цього процесу »2.
Однак мова йде не тільки про затвердження якоїсь нової концепції, яка претендує на загальнонаукове значення, а про створення нової пізнавальної моделі, про новий напрямок дослідної діяльності, про вироблення нової системи принципів наукового мислення і нового категоріального апарату, про необхідність розробки та використання нового комплексного підходу до дослідження об'єктів і явищ. Все це було об'єднано і отримало термін, введений Г. Хакеном, «синергетика». «Синергетика - це деякий міждисциплінарний підхід. На відміну від кібернетики, де акцент робиться на процесах управління та обміну інформацією, синергетика орієнтована на дослідження принципів побудови організації, її виникнення, розвитку та самоусложненія »3.
1 В. Н. Михайлевський: Діалектика форміровнія сучас. наук. Картини міра.-Л.: ЛДУ, 1989, с.45
2 Ф. М. Дягілєв: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1998, стр.92
2.Основні ЧАСТИНА
2.1 Характеристики самоорганізуються
Отже, предметом синергетики є складні системи, що самоорганізуються. Один з основоположників синергетики Г. Хакен визначає поняття самоорганізується системи таким чином: «Ми називаємо систему самоорганізується, якщо вона без специфічного впливу ззовні знаходить якусь просторову, часову і функціональну структуру. Під специфічним зовнішнім впливом ми розуміємо таке, яке нав'язує системі структуру та функціонування. У разі ж самоорганізуються випробовується ззовні неспецифічне вплив. Наприклад, рідину, що підігрівається знизу, зовсім рівномірно знаходить в результаті самоорганізації макроструктуру, утворюючи шестикутні осередки »1. Таким чином, сучасне природознавство шукає шляхи теоретичного моделювання найскладніших систем, які властиво природі, - систем, здатних до самоорганізації, саморозвитку.
Основні властивості систем, що самоорганізуються, на думку Г. Хакена є:
«1) досліджувані системи складаються з кількох чи багатьох однакових або різноманітних частин, які знаходяться у взаємодії один з одним;
2) системи є нелінійними;
3) мова йде про відкриті системах, далеких від теплової рівноваги;
4) системи нестабільні;
5) в них відбуваються якісні зміни;
1 Ю. Л. Клімонтовіч: Без формул про синергетики .- Мінськ, 1986, стор.48
2 Концепція самоорганізації: становлення нового способу мислення .- М., 1994, стор.36
3 Г. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор.84
6) у цих системах виявляються емерджентні (тобто знову виниклі) нові якості;
7) системи схильні зовнішнім і внутрішнім коливань;
8) виникають просторові, тимчасові, просторово-часові або функціональні структури;
9) структури можуть бути впорядкованими або хаотичними;
10) у багатьох випадках можлива математизація »2
Розглянемо основні з цих властивостей: відкритість, лінійність та дисипативної.
2.1.1 Відкритість
Об'єкт вивчення класичної термодинаміки - закриті системи, тобто системи, які не обмінюються із середовищем речовиною, енергією та інформацією. Нагадаємо, що центральним поняттям термодинаміки є поняття ентропії. Воно відноситься до закритих систем, що знаходяться в тепловій рівновазі, яке можна охарактеризувати температурою. Саме по відношенню до закритих систем були сформульовані дві початку термодинаміки. Відповідно до першого початком, в закритій системі енергія зберігається, хоча і може набувати різні форми. 1
Другий закон термодинаміки говорить, що в замкнутій системі ентропія не може зменшуватися, а лише зростає до тих пір, поки не досягне максимуму. Відповідно до другого початку термодинаміки, запас енергії у Всесвіті вичерпується, а весь Всесвіт наближається до «теплової смерті».
І. Пригожин, І. Стенгерс: Порядок з хаосу .- М., 1986, стор.87
2 П. У. Еткінс: Порядок і безладдя в пріроде.-М., 1986, стор.39
«Хід подій у Всесвіті неможливо повернути назад, щоб перешкодити зростанню ентропії» 1. З часом здатність Всесвіту підтримувати організовані структури слабшає, і такі структури розпадаються на менш організовані, які більшою мірою наділені випадковими елементами. «У міру того як вичерпується запас енергії зростає ентропія, в системі нівелюються відмінності. Це означає, що Всесвіт чекає все більш однорідне майбутнє »2.
Разом з тим, вже в другій половині XIX ст. і особливо в XX ст. біологія, перш за все теорія еволюції Дарвіна, переконливо показала, що еволюція Всесвіту не призводить до зниження рівня організації та збідніння розмаїття форм матерії. Швидше, навпаки. «Історія та еволюція Всесвіту розвивають її в протилежному напрямку - від простого до складного, від нижчих форм організації до вищих, від менш організованого до більш організованого» 3. Інакше кажучи, старіючи, Всесвіт набуває все більш складну організацію. Спроби узгодити другий початок термодинаміки з висновками біологічних і соціальних наук довгий час були безуспішними. Класична термодинаміка не могла описувати закономірності відкритих систем. І тільки з переходом природознавства до вивчення відкритих систем з'явилася така можливість.
Відкриті системи - це такі системи, які підтримуються в певному стані за рахунок безперервного потоку ззовні речовини, енергії та інформації. Постійний потік речовини, енергії або інформації є необхідною умовою існування нерівноважних станів на противагу замкнутих систем, неминуче прагнуть (відповідно до другим початком термодинаміки) до однорідного нерівноважному стані.
1 Ю. Л. Клімонтовіч: Статистична теорія відкритих сістем.-М., Наука, 1994, стр.82
2 Г. Хакен: Інформація і самоорганізація.-М., 1993, стр.187
3 Л. В. Тарасов: Світ, побудований на вероятності.-М., 1984, стор.113
«Відкриті системи - це системи незворотні; в них важливим виявляється чинник часу» 1.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Малюнок № 1 Відкрита система
У відкритих системах ключову роль - разом із закономірним і необхідним _ можуть грати випадкові фактори, Флуктуативно процеси. «Іноді флуктуація може стати настільки сильною, що існувала організація руйнується» 2.
1 С. Курдюмов: Синергетика: почала нелінійного мишленія.-2, 1993, стор.145
2 М. М. Моісеєв: Сучасний раціоналізму світоглядні парадігми.-3, 1994, стор.152
3 Н. Н. Моісеєв: Алгоритми развития.-М., 1987, стор.126
4 Г. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор.184
2.1.2 Нелінійність
«Лінійність абсолютизує поступальність, безальтернативність, торжество сталості» 3.
Але якщо більшість систем Всесвіту носить відкритий характер, то це означає, що у Всесвіті домінує не стабільність і рівновагу, а нестійкість і нерівноважності. «Нерівноважності, у свою чергу, породжує вибірковість системи, її незвичайні реакції на зовнішні впливи середовища» 4. Нерівноважні системи мають здатність сприймати відмінності у зовнішньому середовищі і «враховувати» їх у своєму функціонуванні. Так, деякі більш слабкі дії можуть надавати більший вплив на еволюцію системи, ніж впливу, хоча й більш сильні, але не адекватні власним тенденціям системи.
Процеси, що відбуваються в нелінійних системах, часто носять пороговий характер - при плавній зміні зовнішніх умов поведінка системи змінюється стрибком. Іншими словами, в станах, далеких від рівноваги, дуже слабкі збурювання можуть посилюватися до гігантських хвиль, що руйнують структуру і сприяють її радикального якісної зміни.
«Нелінійні системи, будучи нерівновагими і відкритими, самі створюють і підтримують неоднорідності в середовищі» 1. У таких умовах між системою і середовищем можуть іноді створюватися відносини зворотного позитивного зв'язку, тобто система впливає на своє середовище таким чином, що в середовищі виробляються деякі умови, які в свою чергу обумовлюють зміни в самій цій системі (наприклад, в ході хімічної реакції або якогось іншого процесу виробляється фермент, присутність якого стимулює виробництво його самого). «Наслідки такого роду взаємодії відкритої системи та її середовища можуть бути найнесподіванішими і незвичайними» 2.
2.1.3 дисипативної
«Відкриття нерівноважної системи, що активно взаємодіють із зовнішнім середовищем, можуть набувати особливого динамічний стан - дисипативні, яку можна визначити як якісно своєрідне макроскопічне прояв процесів, що протікають на макрорівні» 3. Неравновесное протікання безлічі мікропроцесів набуває деякої інтегративну результуючу на макрорівні, яка якісно відрізняється від того, що відбувається з кожним окремим її мікроелементом. Завдяки дисипативної в нерівноважних системах можуть спонтанно виникати нові типи структур, відбуватися переходи від хаосу і безладу до порядку і організації, виникати нові динамічні стану матерії.
Дисипативної проявляється в різних формах: у здатності «забувати» деталі деяких зовнішніх впливів; в «природному доборі» серед безлічі мікропроцесів, руйнує те, що не відповідає загальній тенденції розвитку; в когерентності (узгодженості) мікропроцесів, що встановлює їх якийсь загальний темп розвитку, і т.д.
1 М. Г. Малінецкій: Синергетика-теорія самоорганізаціі.-М.: Наука, 1983, стор.146
2 С. Х. Карпенків: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1998, стор.147
3 П. Девіс: Випадкова Вселенная.-М.: Світ, 1989, стор.165
2.2 Системна модель світу
«З точки зору системного підходу Всесвіт - це грандіозна суперсистема, що складається з безлічі ієрархічно взаємопов'язаних підсистем різної природи і різного рівня складності (космічні, фізичні, хімічні, геологічні, біологічні, психологічні, політичні, економічні тощо), що знаходяться в різного роду відносинах і зв'язках один з одним і утворюють певну цілісність »1. Схематично вона представлена на Малюнку № 2. У ній виділені ієрархії живої та неживої природи і соціальні системи.
Вибудувана таким чином модель навколишнього світу відображає його дискретність. На ній представлений світ як певний статичний зріз, структура, в якій «все пов'язано з усім». Проте навколишній нас світ безперервний, знаходиться в постійній зміні та розвитку. «Його можна представити як вселенський процес самоорганізації матерії, як послідовну зміну станів, спрямований потік змін, в якому творення (ускладнення, поступальний розвиток, стійкість) і руйнування (деградація, нестійкість) періодично повторюються і взаємодіють один з одним» 2. Характер їх взаємодії визначається безліччю випадкових факторів. Завдяки цьому, з одного боку існує те безліч навколишнього світу, яке ми спостерігаємо навколо себе, виявляється його неповторність і неоднозначність, а з іншого - зберігається спорідненість всього сущого, спостерігається певна спрямованість процесів. «Світ представляється як відкрита динамічна система, в якій« все взаємодіє з усім, все проявляється у всьому », і самоорганізацією, якою управляють фундаментальні закони природи: закон мінімуму потенційної енергії, як визначальний умова стійкості; закони збереження (маси-енергії, ентропії- інформації і т.д.) »1.
1 Н. Р. Пригожин, І. Стенгерс: Час, хаос, квант.-М: Світ, 1994, стр.138 ВИЩОЇ ОСВІТИ
«МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРО_ІНЖЕНЕРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. В. П. Горячкина »
РЕФЕРАТ
на тему:
«СИНЕРГЕТИКА ЯК УНІВЕРСАЛЬНА НАУКОВА ПАРАДИГМА»
Виконав:
Студентка I курсу ІЕФ
Луканіна В. А.
Перевірив:
Маслов Гліб Миколайович
1.Вступ
У першій третині ХХ століття механічне світогляд, що виходить з уявлень про лінійність, визначеності і однозначності причинно-наслідкових зв'язків, редукції будь-якого складного об'єкта до суми більш простих вихідних елементів і виведення з них різних комбінацій всіх властивостей об'єкта, зазнало остаточної поразки. Це виявилося не тільки в описі біологічних і соціальних явищ, а й у фундаменті природознавства - фізики. «У класичній науці ХІХ століття панувало переконання, що матерії початку властива тенденція до руйнування будь-якої впорядкованості, прагнення до вихідного рівноваги (в енергетичному сенсі це й означало невпорядкованість або хаос)» 1. Заснована на античних традиціях пошуку первокірпічіков Світобудови, фізика вивчала, головним чином, структуру і властивості об'єкта, найбільш суттєві взаємозв'язки між його окремими елементами. Проте об'єкти природи не можна уявити у вигляді простої суми окремих елементів, вони набагато складніше. «До опису об'єкта природи не завжди застосовні класичні моделі та подання, бо світ є неподільним цілим, мережею відносин, мережею взаємозалежних і взаємообумовлених процесів, які не можуть пізнати і адекватно описати не тільки класична, а й некласична науки» 2. Класична наука може пояснити лише, як з порядку виникає хаос, чим зумовлені вибухи зірок, руйнування планет, старіння і смерть організмів, розпад цивілізацій.
1 Дубніщева Ф.М.: Концепція сучасного природознавства .- М.: Юніті, 1998, стр.231
2 Е. Н. Князєва: Закони еволюції і самоорганізації складних систем. -Наука, 1994, стр65
3 В. П. Ратніков: Концепція сучасного природознавства: підручник-ЮНИТИ, 1997, стор.125
Ця спрямованість процесів зв'язується зі зростанням ентропії в ізольованих системах і прагненням її до деякого максимуму, при якому система переходить в стан хаосу. «З хаосу, стверджували стародавні греки, Всесвіт народився, в хаос ж, за припущенням класичної термодинаміки, і повернеться» 3.
При підготовці цього реферату у мене виник цікавий питання: якщо Всесвіт еволюціонує тільки до хаосу, то як вона могла виникнути і зорганізуватися до нинішнього впорядкованого стану? Але цим питанням класична термодинаміка (як розділ фізики) не задавалася, бо сформувалася в епоху, коли не стаціонарний характер Всесвіту не обговорювалося. «У цей час єдиним німим докором термодинаміці служила дарвінівська теорія еволюції» 1. Адже передбачуваний нею процес розвитку рослинного і тваринного світу характеризувався його безперервним ускладненням, наростанням висоти організації і порядку. Зароджуються, ростуть і ускладнюються організми, з'являються їх нові види, більш пристосовані до середовища проживання, виникають нові зоряні системи і нові цивілізації; безладна група риб майже миттєво перетворюється на косяк, птахи збираються в зграю, при цьому і птиці в зграї, і риби в косяку діють настільки синхронно, як ніби це єдиний цілісний організм. Жива природа чомусь прагне геть від хаосу. Це явна нестиковка законів розвитку живої та неживої природи.
«Як виходить, що система спонтанно переходить зі стану хаосу, найбільш ймовірного і вигідного з енергетичної точки зору, в стан порядку, менше ймовірного і менш вигідного (з більш високою енергією)? Як і за рахунок чого відбувається її самоорганізація (самовпорядкування)? »2. Цими питаннями задавалися вчені з різних галузей природознавства, розроблені класичної та некласичної наукою пізнавальні моделі не могли відповісти на ці питання. В черговий раз природничі науки опинилися в глухому куті і були поставлені перед необхідністю переходу до нових якісним уявленням про навколишній світ, що значною мірою сприяло зростанню ролі комплексних дослідницьких програм в організації наукових досліджень. Інша найважливіша причина пошуку нового підходу до його вивчення лежить в галузі сучасної техніки - проблем розробки засобів отримання, зберігання і передачі інформації, створення різних систем управління, регулювання і т.д.
«Відмова від механістичної методології та практичні потреби суспільства зажадали пошуку нових концепцій та ідей, що враховують принципову складність досліджуваних об'єктів і орієнтованих на пізнання їх цілісності і системних якостей» 1. У числі перших наукових дисциплін, що поставили цю проблему стали економіка, біологія, психологія та лінгвістика. Але підходи до її вирішення були знайдені при дослідженні поведінки фізичних та хімічних систем. У процесі вирішення цієї проблеми і сформувалася постнекласична наука. «Вона акцентує увагу на дослідженні всієї сукупності ієрархій систем Світобудови як взаємопов'язаної цілісності або мережі взаємодіючих елементів. Об'єкт її дослідження - процес розвитку, загальні принципи самоорганізації і еволюції складних систем різного рівня і різної природи, особливості зміни якісних станів, механізми, динаміка і просторово-часова розгортка цього процесу »2.
Однак мова йде не тільки про затвердження якоїсь нової концепції, яка претендує на загальнонаукове значення, а про створення нової пізнавальної моделі, про новий напрямок дослідної діяльності, про вироблення нової системи принципів наукового мислення і нового категоріального апарату, про необхідність розробки та використання нового комплексного підходу до дослідження об'єктів і явищ. Все це було об'єднано і отримало термін, введений Г. Хакеном, «синергетика». «Синергетика - це деякий міждисциплінарний підхід. На відміну від кібернетики, де акцент робиться на процесах управління та обміну інформацією, синергетика орієнтована на дослідження принципів побудови організації, її виникнення, розвитку та самоусложненія »3.
1 В. Н. Михайлевський: Діалектика форміровнія сучас. наук. Картини міра.-Л.: ЛДУ, 1989, с.45
2 Ф. М. Дягілєв: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1998, стр.92
2.Основні ЧАСТИНА
2.1 Характеристики самоорганізуються
Отже, предметом синергетики є складні системи, що самоорганізуються. Один з основоположників синергетики Г. Хакен визначає поняття самоорганізується системи таким чином: «Ми називаємо систему самоорганізується, якщо вона без специфічного впливу ззовні знаходить якусь просторову, часову і функціональну структуру. Під специфічним зовнішнім впливом ми розуміємо таке, яке нав'язує системі структуру та функціонування. У разі ж самоорганізуються випробовується ззовні неспецифічне вплив. Наприклад, рідину, що підігрівається знизу, зовсім рівномірно знаходить в результаті самоорганізації макроструктуру, утворюючи шестикутні осередки »1. Таким чином, сучасне природознавство шукає шляхи теоретичного моделювання найскладніших систем, які властиво природі, - систем, здатних до самоорганізації, саморозвитку.
Основні властивості систем, що самоорганізуються, на думку Г. Хакена є:
«1) досліджувані системи складаються з кількох чи багатьох однакових або різноманітних частин, які знаходяться у взаємодії один з одним;
2) системи є нелінійними;
3) мова йде про відкриті системах, далеких від теплової рівноваги;
4) системи нестабільні;
5) в них відбуваються якісні зміни;
1 Ю. Л. Клімонтовіч: Без формул про синергетики .- Мінськ, 1986, стор.48
2 Концепція самоорганізації: становлення нового способу мислення .- М., 1994, стор.36
3 Г. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор.84
6) у цих системах виявляються емерджентні (тобто знову виниклі) нові якості;
7) системи схильні зовнішнім і внутрішнім коливань;
8) виникають просторові, тимчасові, просторово-часові або функціональні структури;
9) структури можуть бути впорядкованими або хаотичними;
10) у багатьох випадках можлива математизація »2
Розглянемо основні з цих властивостей: відкритість, лінійність та дисипативної.
2.1.1 Відкритість
Об'єкт вивчення класичної термодинаміки - закриті системи, тобто системи, які не обмінюються із середовищем речовиною, енергією та інформацією. Нагадаємо, що центральним поняттям термодинаміки є поняття ентропії. Воно відноситься до закритих систем, що знаходяться в тепловій рівновазі, яке можна охарактеризувати температурою. Саме по відношенню до закритих систем були сформульовані дві початку термодинаміки. Відповідно до першого початком, в закритій системі енергія зберігається, хоча і може набувати різні форми. 1
Другий закон термодинаміки говорить, що в замкнутій системі ентропія не може зменшуватися, а лише зростає до тих пір, поки не досягне максимуму. Відповідно до другого початку термодинаміки, запас енергії у Всесвіті вичерпується, а весь Всесвіт наближається до «теплової смерті».
І. Пригожин, І. Стенгерс: Порядок з хаосу .- М., 1986, стор.87
2 П. У. Еткінс: Порядок і безладдя в пріроде.-М., 1986, стор.39
«Хід подій у Всесвіті неможливо повернути назад, щоб перешкодити зростанню ентропії» 1. З часом здатність Всесвіту підтримувати організовані структури слабшає, і такі структури розпадаються на менш організовані, які більшою мірою наділені випадковими елементами. «У міру того як вичерпується запас енергії зростає ентропія, в системі нівелюються відмінності. Це означає, що Всесвіт чекає все більш однорідне майбутнє »2.
Разом з тим, вже в другій половині XIX ст. і особливо в XX ст. біологія, перш за все теорія еволюції Дарвіна, переконливо показала, що еволюція Всесвіту не призводить до зниження рівня організації та збідніння розмаїття форм матерії. Швидше, навпаки. «Історія та еволюція Всесвіту розвивають її в протилежному напрямку - від простого до складного, від нижчих форм організації до вищих, від менш організованого до більш організованого» 3. Інакше кажучи, старіючи, Всесвіт набуває все більш складну організацію. Спроби узгодити другий початок термодинаміки з висновками біологічних і соціальних наук довгий час були безуспішними. Класична термодинаміка не могла описувати закономірності відкритих систем. І тільки з переходом природознавства до вивчення відкритих систем з'явилася така можливість.
Відкриті системи - це такі системи, які підтримуються в певному стані за рахунок безперервного потоку ззовні речовини, енергії та інформації. Постійний потік речовини, енергії або інформації є необхідною умовою існування нерівноважних станів на противагу замкнутих систем, неминуче прагнуть (відповідно до другим початком термодинаміки) до однорідного нерівноважному стані.
1 Ю. Л. Клімонтовіч: Статистична теорія відкритих сістем.-М., Наука, 1994, стр.82
2 Г. Хакен: Інформація і самоорганізація.-М., 1993, стр.187
3 Л. В. Тарасов: Світ, побудований на вероятності.-М., 1984, стор.113
«Відкриті системи - це системи незворотні; в них важливим виявляється чинник часу» 1.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
1 |
2 |
3 |
Речовина М 1 |
Енергія W 1 |
Інформація I 1 |
M 2 |
W 2 |
I 2 |
Малюнок № 1 Відкрита система
У відкритих системах ключову роль - разом із закономірним і необхідним _ можуть грати випадкові фактори, Флуктуативно процеси. «Іноді флуктуація може стати настільки сильною, що існувала організація руйнується» 2.
1 С. Курдюмов: Синергетика: почала нелінійного мишленія.-2, 1993, стор.145
2 М. М. Моісеєв: Сучасний раціоналізму світоглядні парадігми.-3, 1994, стор.152
3 Н. Н. Моісеєв: Алгоритми развития.-М., 1987, стор.126
4 Г. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор.184
2.1.2 Нелінійність
«Лінійність абсолютизує поступальність, безальтернативність, торжество сталості» 3.
Але якщо більшість систем Всесвіту носить відкритий характер, то це означає, що у Всесвіті домінує не стабільність і рівновагу, а нестійкість і нерівноважності. «Нерівноважності, у свою чергу, породжує вибірковість системи, її незвичайні реакції на зовнішні впливи середовища» 4. Нерівноважні системи мають здатність сприймати відмінності у зовнішньому середовищі і «враховувати» їх у своєму функціонуванні. Так, деякі більш слабкі дії можуть надавати більший вплив на еволюцію системи, ніж впливу, хоча й більш сильні, але не адекватні власним тенденціям системи.
Процеси, що відбуваються в нелінійних системах, часто носять пороговий характер - при плавній зміні зовнішніх умов поведінка системи змінюється стрибком. Іншими словами, в станах, далеких від рівноваги, дуже слабкі збурювання можуть посилюватися до гігантських хвиль, що руйнують структуру і сприяють її радикального якісної зміни.
«Нелінійні системи, будучи нерівновагими і відкритими, самі створюють і підтримують неоднорідності в середовищі» 1. У таких умовах між системою і середовищем можуть іноді створюватися відносини зворотного позитивного зв'язку, тобто система впливає на своє середовище таким чином, що в середовищі виробляються деякі умови, які в свою чергу обумовлюють зміни в самій цій системі (наприклад, в ході хімічної реакції або якогось іншого процесу виробляється фермент, присутність якого стимулює виробництво його самого). «Наслідки такого роду взаємодії відкритої системи та її середовища можуть бути найнесподіванішими і незвичайними» 2.
2.1.3 дисипативної
«Відкриття нерівноважної системи, що активно взаємодіють із зовнішнім середовищем, можуть набувати особливого динамічний стан - дисипативні, яку можна визначити як якісно своєрідне макроскопічне прояв процесів, що протікають на макрорівні» 3. Неравновесное протікання безлічі мікропроцесів набуває деякої інтегративну результуючу на макрорівні, яка якісно відрізняється від того, що відбувається з кожним окремим її мікроелементом. Завдяки дисипативної в нерівноважних системах можуть спонтанно виникати нові типи структур, відбуватися переходи від хаосу і безладу до порядку і організації, виникати нові динамічні стану матерії.
Дисипативної проявляється в різних формах: у здатності «забувати» деталі деяких зовнішніх впливів; в «природному доборі» серед безлічі мікропроцесів, руйнує те, що не відповідає загальній тенденції розвитку; в когерентності (узгодженості) мікропроцесів, що встановлює їх якийсь загальний темп розвитку, і т.д.
1 М. Г. Малінецкій: Синергетика-теорія самоорганізаціі.-М.: Наука, 1983, стор.146
2 С. Х. Карпенків: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1998, стор.147
3 П. Девіс: Випадкова Вселенная.-М.: Світ, 1989, стор.165
2.2 Системна модель світу
«З точки зору системного підходу Всесвіт - це грандіозна суперсистема, що складається з безлічі ієрархічно взаємопов'язаних підсистем різної природи і різного рівня складності (космічні, фізичні, хімічні, геологічні, біологічні, психологічні, політичні, економічні тощо), що знаходяться в різного роду відносинах і зв'язках один з одним і утворюють певну цілісність »1. Схематично вона представлена на Малюнку № 2. У ній виділені ієрархії живої та неживої природи і соціальні системи.
Вибудувана таким чином модель навколишнього світу відображає його дискретність. На ній представлений світ як певний статичний зріз, структура, в якій «все пов'язано з усім». Проте навколишній нас світ безперервний, знаходиться в постійній зміні та розвитку. «Його можна представити як вселенський процес самоорганізації матерії, як послідовну зміну станів, спрямований потік змін, в якому творення (ускладнення, поступальний розвиток, стійкість) і руйнування (деградація, нестійкість) періодично повторюються і взаємодіють один з одним» 2. Характер їх взаємодії визначається безліччю випадкових факторів. Завдяки цьому, з одного боку існує те безліч навколишнього світу, яке ми спостерігаємо навколо себе, виявляється його неповторність і неоднозначність, а з іншого - зберігається спорідненість всього сущого, спостерігається певна спрямованість процесів. «Світ представляється як відкрита динамічна система, в якій« все взаємодіє з усім, все проявляється у всьому », і самоорганізацією, якою управляють фундаментальні закони природи: закон мінімуму потенційної енергії, як визначальний умова стійкості; закони збереження (маси-енергії, ентропії- інформації і т.д.) »1.
2 Р. Є. Реванскій: розвивається Вселенная.-М.: 1995, стор.54
|
|
Біосфера |
Екосистема |
Популяції |
Види організмів |
Організми |
Клітини |
Всесвіт |
Планета Земля |
Людство, його духовна Життя, соціокультурні системи, створені людиною: абстрактні, технологічні та технічні системи |
2.3 Самоорганізація та еволюція складних систем, далеких від рівноваги
Випадковість і випадкові флуктуації параметрів системи відіграють особливу роль в її функціонуванні. «Потрібно відрізняти два типи випадковостей. Перший тип дає початок спрямованої еволюції системи і має будуєш характер, другий - породжує невизначеність, неоднозначність, руйнує і відсікає все зайве »2.
1 М. Хакен: Сінергетіка.-М.: Світ, 1993, стор.201
2 М. Ейген: самоорганізація матерії еволюція біологічних макромолекул.-М.: Світ, 1993, с.39
У результаті їх дії в системі виникають нестійкості, які можуть служити поштовхом для виникнення з хаосу зародків нових структур, які за сприятливих умов будуть переходити в усі більш впорядковані і стійкі. Їх спонтанне (мимовільне) утворення відбувається за рахунок внутрішньої перебудови системи та синхронного (одночасного) кооперативного взаємодії її елементів. Це явище і отримало назву самоорганізації. Самоупорядочіваніе системи пов'язане із зменшенням її ентропії. «Дезорганізація і випадковість на мікрорівні виступають творчою силою, впорядкує стан системи на макрорівні, що інтегрує її елементи в стійке єдине ціле» 1. «Порядок і безладдя, організація і дезорганізація виступають в діалектичній єдності, їх взаємодія підтримує саморозвиток системи» 2.
Ідеї самоорганізації висловлювалися ще в традиційній класичній науці XVIII-XIX століть (космогонічна гіпотеза Канта-Лапласа, ринкова економічна теорія Сміта і т.д.). Але лише у другій половині ХХ століття, коли був накопичений достатній теоретичний і практичний досвід, розроблено необхідний математичний апарат (теорія ймовірностей, нелінійна динаміка, теорія катастроф, системний аналіз, топологія і т.д.) стало можливим детальне дослідження поведінки відкритих систем, що знаходяться вдалині від термодинамічної рівноваги, опис загальних механізмів і закономірностей їх розвитку. Основи теорії самоорганізації були розроблені в працях хіміків, які отримали світової визнання - І. Пригожина, Д. Ніколіс, Г. Хакена в сімдесятих роках ХХ століття.
1 П. Еткінс: Порядок і безладдя в пріроде.-М.: Світ, 1987, стор.141
2 Г. М. Рузавін: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1997, стор.68
Термін «синергетика», що став з назвою загальнонаукового напрямку, який вивчає загальні принципи самоорганізації і еволюції складних систем різного рівня і різної природи, особливості процесу зміни їх якісних станів на шляху розвитку, в науковий обіг ввів Г. Хакен. Великий внесок у становлення ідей синергетики внесли наші співвітчизники: хімік А. П. Руденко, фізик Ю.Л, Клімонтовіч, математики А. Н. Колмогоров і Я.Г. Сіная. Основні закони і принципи синергетики були встановлені на основі спостереження процесів самоорганізації та еволюції складних систем і, перш за все, встановлення закономірностей протікання фізико-хімічних процесів. Сьогодні це трансдисциплінарних наукова теорія, ідеї якої, зародившись в хімії та фізики, з успіхом використовуються в екології, біології, геології, економіці, політиці, медицині і т.д. «Вона дає новий образ світу природи, людини і суспільства як відкритих систем, що розвиваються за нелінійним законам, розкриває подвійну природу випадкового, його творить і деструктивне початку, показує, що чергування порядку і хаосу є фундаментальним принципом розвитку» 1.
«В основі синергетичної парадигми лежить твердження про фундаментальну ролі випадкових флуктуацій у розвитку світу, при цьому випадковість і невизначеність виступають невід'ємне властивість не лише мікросвіту, а й усього Всесвіту, включаючи саму людину з його непередбачуваними емоціями і неймовірним різноманітністю варіантів поведінки в ідентичних умовах» 2 . Поняття хаосу в синергетики відмінно від класичного уявлення безладу. Хаос, пов'язаний з випадковим відхиленням окремих параметрів системи від деякого середнього значення, має активний початок. У відповідних умовах навіть мала флуктуація одного з параметрів може привести до нового структурування всієї системи, тобто до нового порядку, до нового її якості.
Описуючи процес самоорганізації, Г. Хакен відзначає, що виникає з хаосу упорядкована структура є результатом конкуренції безлічі віртуальних станів, закладених в системі. У результаті конкуренції відбувається мимовільний вибір тієї структури, яка найбільш адаптивна до сформованим на даний момент до зовнішніх і внутрішніх умов. У рамках цих уявлень Н. Н. Моісеєв запропонував концепція універсального еволюціонізму. У ній дарвінівська тріада, висунута на основі емпіричних узагальнень - мінливість, спадковість і відбір, отримала методологічної обгрунтування. «Вивівши ці терміни за межі біологічного і розширивши їх сенс, можна використовувати їх для пояснення механізму розвитку систем будь-якої природи» 3.
1 КСЕ / під ред.В.Н.Лавріненко.-М.: Юніті, 1997, стр.138
2 Г. Хакен: Сінергетіка.-М.: Світ, 1993, стор 184
3 Концепція самоорганізації: становлення нового способу мислення .- М., 1994, стор 162
Випадковість і невизначеність - це фундаментальна властивість матерії зумовлює мінливість навколишнього світу. «Спадкоємність означає залежність сьогодення і майбутнього від минулого. Ступінь цієї залежності визначається «пам'яттю» системи, яка в межі може приймати значення від нуля (хаотичні освіти, позбавлені пам'яті) до нескінченності (жорстко детерміновані системи) »1. Але реальні системи мають певний «коридор» пам'яті; ширина якого залежить від рівня організації. «Мінливість створює можливість реалізації безлічі можливих варіантів розвитку системи» 2. Однак спадковість обмежує їх число. З безлічі допустимих варіантів «відбираються» ті, які не суперечать фундаментальним законам природи, в результаті відбору «виживають» найбільш доцільні та стійкі в сформованих умовах структури.
«У системі під впливом надходять ззовні ресурсів йде повільне кількісне накопичення несуттєвих змін, що призводить до ослаблення гомеостазу» 3. Це відбувається до певної межі, за яким спостерігається кардинальна зміна її стану, що здійснюється практично миттєво, стрибком. Система тимчасово виявляється в нестійкому стані, «втрачає пам'ять», і характер її подальшого розвитку визначається тільки тими випадковими факторами, які в цей момент діють на систему. Для виходу з нього у системи є дві можливості: деградація, руйнація, інволюція або самоорганізація, ускладнення, еволюція. Весь процес розвитку системи можна представити як низку змінюють один одного повільних і стрибкоподібних змін.
Становлення ідей синергетики пов'язано з формуванням нового світобачення. «Світ крізь призму синергетики постає як розвивається складно організована ієрархічна система» 4. Це вистава стала основою зближення традиційної європейської думки про структурні рівнях організації матерії з ідеями давньої східної філософії про глобальну взаємозв'язку всього сущого, про взаємодію потенційного і реального. Це спроба зближення традиційного природничо-наукового мислення з гуманітарним.
1 В. П. Ратніков: Концепція сучасного природознавства: підручник-ЮНИТИ, 1997, стор 179
2 В. М. Михайлевський: Діалектика форміровнія сучас. наук. Картини міра.-Л.: ЛДУ, 1989, стор.54
3 Ф. М. Дягілєв: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1998, стор 93
4 Дубніщева Ф.М.: Концепція сучасного природознавства .- М.: Юніті, 1998, стор 138
2.4 Основи теорії самоорганізації систем
Стан системи залежить від її параметрів і безлічі внутрішніх і зовнішніх факторів. Наприклад, для знаходження можливих варіантів коливань фізичного маятника потрібно знати всього два параметри - координату і швидкість. Їх значення в будь-який момент часу буде визначаться властивостями самого маятника (довжина його підвісу, маса і т.д.) і зовнішніми умовами, в яких відбуваються коливання (тертя, прискорення і т.д.)
Для опису розвитку більш складних систем необхідно знати більше число параметрів. Наприклад, для опису соціальної системи необхідно знати виражені в єдиній кількісної шкалою показники стану економіки і технологій, рівень здоров'я та освіти населення, народжуваність і смертність, наявність природних ресурсів та їх якість і т.д. Фазовий простір такої системи багатомірна, його метрика визначається числом виділених параметрів. Площина, в якій вони розташовуються, називається фазовим простором, а еліпси цих параметрів - фазовими траєкторіями.
У результаті обміну ресурсами з іншими системами, а також випадкових флуктуацій з плином часу параметри системи змінюються, відбувається послідовна зміна станів. Точка, відповідна стану системи, переміщається всередині фазового простору уздовж фазової траєкторії, вигляд якої залежить від інтенсивності процесів обміну, властивостей системи і характеру зміни її внутрішнього стану.
«Щоб уявити фазову траєкторію в аналітичному вигляді, необхідно знати взаємозв'язок між параметрами» 1. У разі відкритих систем, далеких від рівноваги, незалежно від їх природи, цей взаємозв'язок може бути виражена через сукупність нелінійних, тобто містять змінні ступеня, рівнянь.
У загальному випадку розв'язання таких рівнянь графічно може бути представлено сімейством фазових траєкторій.
1 В. П. Ратніков: Концепція сучасного природознавства: підручник-ЮНИТИ, 1997, стор 174
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Х 1 |
Х 2 |
Фазовий простір
Точки їх перетину, якщо такі є, носять назви точок біфуркації - точок «вибору» подальшого шляху розвитку. Точки біфуркації - особливі точки - точки рівноваги, яка може бути як стійким, так і нестійким. З позицій синергетики інтерес представляють саме нестійкі стани. Їх поява означає потенційну можливість переходу системи в новий якісний стан, новий режим, якому буде відповідати новий тип її поведінки. Ці стани, їх характер і параметри залежать від граничних умов, що задаються властивостями середовища, в якій знаходяться досліджувані системи.
У таких станах надзвичайно важливі випадкові флуктуації. Від їх величини, напрями і часу впливу залежить, по якій з можливих траєкторій система буде виходити зі стану нестійкості. Більшість виникаючих флуктуацій розсіюється. Однак при певних (порогових) умовах вони можуть посилюватися за рахунок випадкових (або цілеспрямованих) зовнішніх впливів, які, діючи в резонанс, як би «підштовхують» систему до вибору траєкторії розвитку. Таким методом часто користуються для управління соціальними, економічними, педагогічними, екологічними, технологічними і іншими системами.
«У точках біфуркації перед системою, що самоорганізується відкривається безліч варіантів шляхів розвитку» 1. Одночасно виникає безліч дисипативних динамічних мікроструктур - прообразів майбутніх станів системи - фракталів. Але, як правило, більшість з них виявляються невигідними з точки зору фундаментальних законів природи, і або руйнуються повністю, або залишаються як окремі залишки минулого, з якими ми не рідко стикаємося не тільки у світі природи, але і в житті суспільства, мову та культуру народів. У точці біфуркації відбувається своєрідна конкуренція фрактальних утворень, в результаті «виживає» те, що є найбільш пристосованим до зовнішніх умов.
При сприятливих умовах такої фрактал «розростається» і перероджується в нову макроструктуру. У результаті цього система переходить у новий якісний стан. «Вибравши» його, вона продовжує поступальний рух до наступної точки біфуркації. 1
Л. В. Тарасов: Світ, побудований на вероятності.-М., 1984, стор 142
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Біфуркаційний характер еволюції системи.
«Поведінка системи в цьому стані подібно блукання по лабіринту з безліччю тупиків» 1. «« Вибір »шляху розвитку здійснюється методом проб і помилок до тих пір, поки вона не« знаходить »варіант, оптимальний з точки зору фундаментальних законів природи» 2. Тут надзвичайно важливу роль відіграють кооперативні (спільні) процеси, що грунтуються на когерентном (узгодженому) взаємодії елементів зароджується фрактальної структури.
У середовищі, яке перебуває в особливому стані, цей мимовільний процес ускладнення й удосконалення системи періодично повторюється і може тривати нескінченно довго 1
В. Н. Михайлевський: Діалектика форміровнія сучас. наук. Картини міра.-Л.: ЛДУ, 1989, с158
2 Г. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор 97
. При цьому відмирають старі елементи і рвуться старі зв'язки, які гальмують її розвиток і вдосконалення; в результаті адаптації до нових зовнішніх умов зароджуються і вкорінюються нові елементи і нові зв'язки, відбувається переструктуризація системи, з'являються нові функції. Це нове зберігаються сліди минулих станів і структур, що й обумовлює їхню генетичну спорідненість.
Флуктуації виникають хаотично, їх величезна кількість, але більшість з них загасає, як би відсікаються всі зайві вихрові потоки, залишаються тільки ті, які утворюють нові стійкі макросостоянія - атрактори. Аттрактор як би притягує до себе безліч траєкторій системи, визначених різними початковими значеннями параметрів. «Якщо нестійка мікроструктура потрапляє в конус аттрактора, то вона неминуче еволюціонує до стійкого стану і може знаходиться в ньому до тих пір, поки в силу будь-яких причин система знову не прийде в нестійкий стан» 1. Ці причини пов'язані з невідповідністю внутрішнього стану відкритої системи зовнішніх умов середовища. І знову у системи виникає безліч варіантів розвитку.
У будь-якої системи траєкторія розвитку процесу, вектор її спрямованості визначають динаміку еволюції системи. Спочатку йде повільне кількісне нагромадження змін. Воно можливо лише до певної межі - стану нестійкості. У цьому стані відбувається перехід кількісних змін у якісні, який, як правило, здійснюється стрибком. Момент переходу визначається властивостями системи і рівнем флуктуацій в ній. У результаті стрибків у системі відбуваються кардинальні (революційні) зміни. Стрибкоподібне зміна внутрішнього стану системи у відповідь на плавну зміну зовнішніх умов у математиці називають "катастрофою". Для системи це означає втрату стійкості.
1 Н. Р. Пригожин, І. Стенгерс: Час, хаос, квант.-М: Світ, 1994, стор 54
«Розвиток системи будь-якої природи є низкою описаних вище змін, а еволюційний процес - певну послідовність повільних поступових етапів розвитку та якісних стрибків різного масштабу, періодичний процес зміни її якісних станів, рух від однієї нестійкості до іншої, від однієї точки біфуркації до іншої» 1 .
Поступальний рух системи по шляху еволюції пов'язано з необхідністю вироблення якісно нових адаптивних механізмів. «Якщо система завдяки внутрішній розбудові зуміла пристосуватися до нових умов, то вона переходить до нового стійкому стану, в іншому випадку вона деградує і руйнується» 2. У стійкому стані вона перебуватиме до чергової, важливої для неї, випадкової флуктуації, під впливом якої ситуація знову повториться. Цей періодичний процес протікає до тих пір, поки системи обмінюється з навколишнім середовищем ресурсами. У природних умовах (за відсутності спеціального управління) вона може тривати нескінченно довго, що й спостерігається на прикладі природних хімічних і біологічних систем, єдиним «управителем» і «виконавцем» перетворень в яких є фундаментальні закони природи. По такому шляху йде розвиток абсолютно всіх систем, але швидкість цього процесу в різних системах різна. Хімічна еволюція Всесвіту триває близько двадцяти мільярдів років, живої речовини - близько чотирьох, еволюція людини - близько двох мільйонів, а суспільства - кілька десятків тисяч років.
«Процес ускладнення нескінченний, немає межі досконалості» 3. Але при цьому завжди є зовнішні фактори (потоки інформації, енергії, речовини) які як би підштовхують систему до самоорганізації. Наприклад, самоорганізація біосфери здійснюється завдяки енергії Сонця, робота лазера - завдяки енергії накачування і т.д. У фізиці кооперативних явищ (фізика плазми, лазерна фізика) упорядкування систем досягається не просто за рахунок надходить ззовні енергії, але і за рахунок управління її характером і потоками.
1 М. М. Рузавін: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1997, стор 139
2 КСЕ / під ред.В.Н.Лавріненко.-М.: Юніті, 1997, стор 59
3 Г. Хакен: Сінергетіка.-М.: Світ, 1993, стор 184
2.5 Синергетична картина світу
Загальні закономірності протікання процесів самоорганізації соціоприродних систем, виявлені синергетикою, дозволяють найбільш повно проілюструвати єдність всього сущого, побудувати Катіну світу, в якій усе - життя живої та неживої природи, життя і творчість людини, життя суспільства - пов'язано з усім і підпорядковане єдиним вселенським фундаментальним законам природи. Це узагальнена синергетична картина світу.
Її ядро складають ідеї:
v Світ представляє суперсистему, що складається з ієрархії взаємозалежних підсистем різного рівня складності, в якій системи більш низького ієрархічного рівня є елементами систем більш високого рівня. Для опису їх стану необхідно знати величезне число параметрів, що характеризують всю суперсистему і кожну підсистему окремо.
v Світ знаходиться в постійній зміні. Це глобальний процес являє періодичну зміну руйнувань старого і творення нового на шляху самоорганізації та еволюції.
v Самоорганізація та ускладнення можливі лише у відкритих системах, які обмінюються з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією і перебувають далеко від термодинамічної рівноваги.
v Закономірності розвитку систем носять імовірнісний стохастичний характер; випадковість і невизначеність виступають як фундаментальне властивість всього сущого. Випадкове зміна окремих зовнішніх або внутрішніх параметрів системи, відхилення їх від рівноважного значення (флуктуації) можуть викликати нестійкість стану всієї системи або її частин і послужити конструктивним початком для ускладнення і переходу на якісно новий щабель розвитку.
v Процес самоорганізації відбувається в результаті взаємодії випадковості і необхідності і завжди пов'язаний з переходом на якісно новий щабель розвитку.
v Самоорганізація обумовлена кооперативними процесами, колективним узгодженим резонансним взаємодією елементів системи; інтеграцією їх спільних зусиль на шляху розвитку системи; саме завдяки цьому зароджуються новоутворення, які за сприятливих умов можуть перерости в нову структуру.
v Розвиток відбувається за нелінійним законам. Нелінійність означає
v багатоваріантність шляхів вибору і альтернатив виходу з нестійких станів.
Глобальний процес самоорганізації матерії, нескінченний у просторі і часі проглядається в трьох рівнях:
1. Самоорганізація та еволюція відсталої (неживої) матерії. У цьому процесі можна виділити два напрями:
- Хімічна еволюція: елементарні частинки → атоми → неорганічні молекули → прості органічні молекули → біополімери.
- Структура еволюції Всесвіту: газопилова туманність → зоряна система → галактика → метагалактика → Всесвіт.
Процес самоорганізації відсталої речовини відбувається завдяки примітивних способів відображення відсталої матерії та обміну фізичної інформацією (взаємодії), носієм якої є гравітаційне, електромагнітне, слабкою і сильною поля. Це етап передбіологічній еволюції.
2. Самоорганізація та еволюція живої речовини. «На певному етапі еволюції відсталої матерії, в якийсь момент часу, в якійсь точці Всесвіту створилися умови, за яких органічна речовина згрупувалося в системи, здатні до саморегуляції і самовідтворення» 1. Послідовне ускладнення цих систем протягом мільярдів років призвело до появи високоорганізованих тварин.
3. На певному етапі еволюції від вищих тварин до людини виникають спільноти, засновані на розумі та колективної діяльності. «У процесі самоорганізації спільнот протягом декількох мільйонів років відбувалася соціальна і психічна еволюція людини» 2. У цей період ускладнюються комунікативні відносини, технічна оснащеність, рівень пізнання і використання природи. Людина змінює характер енергетичних, речових та інформаційних потоків, активно вторгається в біохімічні цикли, створює штучні системи і керує ними.
1 В. П. Ратніков: Концепція сучасного природознавства: підручник-ЮНИТИ, 1997, стор 89
2 М. Ейген: самоорганізація матерії еволюція біологічних макромолекул.-М.: Світ, 1993, с93
2.6 Самоорганізація Всесвіту
До початку процесу рекомбінації розвиток Всесвіту йшло через послідовне перетворення вакууму і речовини, досягнення в ході таких перетворень все більш високих рівнів впорядкованості і складності. Процес протікав шляхом глобального обхвату всього Всесвіту як цілого. Рушійною силою самоорганізації служили глибинні властивості вакууму та речовини і особливості їх прояву в екстремальних умовах початкового періоду розвитку. Перш за все, Всесвіт як система повинна бути відкритою. Але що можна читати навколишнім середовищем Всесвіту? У всіх стрибкоподібних переходах ранньому Всесвіті джерелом енергії та речовини були фізичний вакуум і ті фазові переходи, які в ньому перетікали. Взаємовідносини речовій Всесвіту і вакууму поки залишаються для нас загадкою, до того ж вакуум і речовина нероздільні, як невіддільні північний і південний полюс магніту.
Далі, дисипативні системи суто нерівноважних. «Всесвіт досягла рубежу рекомбінації з помітними відхиленнями від равновесности: у ній порушений рівноважний склад речовини і антиречовини, вона складається з трьох майже не взаємодіють між собою частин (нейтринний газ, реліктове випромінювання, баріонна речовина), кожна з них має свою температуру, відмінну від температури інших частин, порушена равновесность складів »1. Все це слід розглядати як типові ознаки нерівноважності системи, породжують у певних умовах її нестійкість. Нарешті, досягнення дисипативної системою крайньої нестійкості, що готують її стрибкоподібний перехід в новий стійкий стан, відбувається при досягненні характерними параметрами системи критичних значень. Стан Всесвіту на ранньому періоді її розвитку характеризувалося температурою близько 3000К і щільністю речовини 3 * 10 -22 г / см 3. За таких значеннях цих параметрів виникла гравітаційна нестабільність і жодна з інших фундаментальних взаємодій не могло виступити як двигун подальшого розвитку Всесвіту.
1 М. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор 94
Між тим, спостережувані дані про галактики змушують астрофізиків шукати зовсім інші підходи до пояснення їх утворення. В даний час активно обговорюється модель формування галактик, названа «гарячою». Передбачається, що протогалактікі представляли собою гігантські газові хмари, маса кожного з яких помітно перевищувала масу утворилася з неї галактики. У кожному хмарі в силу особливостей газодинамічних процесів наступала стадія бурхливого зореутворення: у всьому обсязі народжувалися десятки і сотні мільйонів зірок, серед яких з частотою в тисячу разів більше, ніж тепер, спалахували наднові. Це породило потужний потік розпечених газів, галактичний ураган з температурою газу в десятки і сотні мільйонів градусів. За межі протогалактікі виносилися величезні маси речовини близько сотні сонячних мас на рік. Разом з речовиною пішла величезна енергія. Нагрівання газу в хмарі зупинив бурхливий зореутворення, потім почався процес утворення зірок наступного покоління, що розтягнувся на мільярд і більше років.
«Гаряча» модель освіти галактик пояснює основні спостережувані їх особливості. На її користь говорять дані, отримані за допомогою супутників.
1 Л. В. Тарасов: Світ, побудований на вероятності.-М., 1984, стор 147
2 Ю. Л. Клімонтовіч: Без формул про синергетики .- Мінськ, 1986, стор 82
2.7 Самоорганізація та еволюція живої речовини.
На сьогоднішній день немає достатньо чіткого визначення, що таке життя. «З точки зору матеріалістичної філософії життя - це особлива форма руху матерії» 1. З точки зору системно-синергетичного підходу життя - це «форма існування макроскопічних гетерогенних відкритих систем, далеких від рівноваги, здатних до самоорганізації, саморегуляції і самовідтворення» 2. На мою думку, це визначення є найбільш повним, оскільки відбиває принципову відмінність живої матерії від відсталої. У порівнянні з останньою, життя - це якісно нова форма організації матерії, основні властивості якої - здатність засвоювати енергію Сонця за рахунок фотосинтезу і відтворювати з неживого живе.
Необхідно додати, що в живих системах процеси саморегуляції здійснюються на рівні активного обміну речовиною, енергією та інформацією. Це пов'язано з тим, що реакції живого організму на вплив середовища носять випереджаючий характер.
Елементарна одиниця такого організму - клітина. «Їй притаманні всі ознаки живого - обмін речовин, подразливість, самоорганізація, саморегуляція, самовідтворення, передача спадкових ознак. Вона є самоорганізується біохімічної системою, що складається з великого числа узгоджено функціонуючих органоїдів. Клітка, хоча і володіє всіма функціями живого, нездатна до самостійного існування (за винятком одноклітинних організмів) у відкритому середовищі »1.
Важливе прояв життя біологічної системи - поділ клітини. З ростом клітини погіршуються умови харчування її елементів, що повинно привести до уповільнення процесів життєдіяльності. Крім того, ріст клітини пов'язаний з побудовою копій кожного її елемента. Внаслідок цього знижуються можливості управління внутрішніми процесами. Ці явища призводять до підвищення ентропії клітини і сприяють її переходу в нестійкий стан, вихід з якого - поділ материнської клітини на дві дочірні. Найбільш сприятливі умови для розподілу складаються в момент подвоєння маси, при цьому зайва ентропія скидається в навколишній простір і утворилися дві нові системи знову знаходять стійкість до чергового моменту поділу. Після кількох поділів клітини часто гинуть, так як їхнє життя залежить від сигналів інших клітин організму. Збій цієї залежності веде до появи ракових клітин. У енерго-Ентропійно плані більш вигідним є об'єднання клітин в більш складні структурні утворення - багатоклітинні системи: тканина, орган, органна система, багатоклітинний організм. У рамках організму здійснюється саморегулювання з'являються механізми управління.
1 М. Г. Малінецкій: Синергетика-теорія самоорганізаціі.-М.: Наука, 1983, стор 164
3. ВИСНОВОК
У загальному розумінні самоорганізація - це притаманна матерії здатність до ускладнення елементів і створення все більш упорядкованих структур у ході свого розвитку. Конкретний прояв цієї здатності залежить від рівня складності системи та умов її розвитку. У вузькому розумінні терміна - це стрибок, фазовий перехід системи з менш в більш впорядкований стан. При більш детальному розгляді цього явища зазначалося, що алгоритм стрибка має спільні риси у систем самої різної природи.
Чим вище рівень складності системи, тим складніше прояв сил об'єднання і фракціонування. Що ж стосується пошуку витоків самоорганізації, то він веде нас вглиб будови речовини, що визначає здатність його елементів взаємодіяти один з одним.
По-моєму, з появою синергетики як науки, у світлі нової концепції інакше, ніж раніше, вирішується питання про співвідношення випадкового і закономірного в розвитку. Еволюційні етапи досить жорстко детерміновані, поведінка системи тут передбачувано і навіть керовано. «У критичних точках, які досягаються системою на завершальних стадіях еволюційного процесу, панує випадковість» 1.
Становлення самоорганізації багато в чому визначається характером взаємодії випадкових і необхідних чинників системи та її середовища. У переломний момент самоорганізації принципово невідомо, в якому напрямку буде відбуватися подальший розвиток: чи стане стан системи хаотичним або вона перейде на новий, більш високий рівень впорядкованості та організації (фазові переходи і дисипативні структури - лазерні пучки, нестійкості плазми, хімічні хвилі і т. д.). У точці біфуркації система як би «коливається» перед вибором того чи іншого шляху організації, шляхи розвитку. У такому стані невелика флуктуація (момент випадковості) зможе послужити початком еволюції (організації) системи в деякому певному (і часто несподіваному або просто малоймовірному) напрямку, одночасно відсікаючи при цьому можливості розвитку в інших напрямках.
Синергетика переконливо показує, що навіть в неорганічної природи існують класи систем, здатних до самоорганізації. Історія розвитку природи - це історія освіти все більш і більш складних нелінійних систем. Такі системи і забезпечують загальну еволюцію природи на всіх рівнях її організації - від нижчих і найпростіших до вищих і надзвичайно складним (людина, суспільство, культура).
У передмові до своєї книги «Синергетика» Г. Хакен пише: «Я назвав нову дисципліну« синергетикою »не тільки тому, що в ній досліджується спільна дія багатьох елементів систем, але й тому, що для знаходження загальних принципів, які керують самоорганізацією, необхідно кооперування багатьох різних дисциплін »1.
1 П. Еткінс: Порядок і безладдя в пріроде.-М.: Світ, 1987, стор 59
1 М. Хакен: Сінергетіка.-М.: Світ, 1993, стор 13
Поступальний рух системи по шляху еволюції пов'язано з необхідністю вироблення якісно нових адаптивних механізмів. «Якщо система завдяки внутрішній розбудові зуміла пристосуватися до нових умов, то вона переходить до нового стійкому стану, в іншому випадку вона деградує і руйнується» 2. У стійкому стані вона перебуватиме до чергової, важливої для неї, випадкової флуктуації, під впливом якої ситуація знову повториться. Цей періодичний процес протікає до тих пір, поки системи обмінюється з навколишнім середовищем ресурсами. У природних умовах (за відсутності спеціального управління) вона може тривати нескінченно довго, що й спостерігається на прикладі природних хімічних і біологічних систем, єдиним «управителем» і «виконавцем» перетворень в яких є фундаментальні закони природи. По такому шляху йде розвиток абсолютно всіх систем, але швидкість цього процесу в різних системах різна. Хімічна еволюція Всесвіту триває близько двадцяти мільярдів років, живої речовини - близько чотирьох, еволюція людини - близько двох мільйонів, а суспільства - кілька десятків тисяч років.
«Процес ускладнення нескінченний, немає межі досконалості» 3. Але при цьому завжди є зовнішні фактори (потоки інформації, енергії, речовини) які як би підштовхують систему до самоорганізації. Наприклад, самоорганізація біосфери здійснюється завдяки енергії Сонця, робота лазера - завдяки енергії накачування і т.д. У фізиці кооперативних явищ (фізика плазми, лазерна фізика) упорядкування систем досягається не просто за рахунок надходить ззовні енергії, але і за рахунок управління її характером і потоками.
1 М. М. Рузавін: Концепція сучасного естествознанія.-М.: Юніті, 1997, стор 139
2 КСЕ / під ред.В.Н.Лавріненко.-М.: Юніті, 1997, стор 59
3 Г. Хакен: Сінергетіка.-М.: Світ, 1993, стор 184
2.5 Синергетична картина світу
Загальні закономірності протікання процесів самоорганізації соціоприродних систем, виявлені синергетикою, дозволяють найбільш повно проілюструвати єдність всього сущого, побудувати Катіну світу, в якій усе - життя живої та неживої природи, життя і творчість людини, життя суспільства - пов'язано з усім і підпорядковане єдиним вселенським фундаментальним законам природи. Це узагальнена синергетична картина світу.
Її ядро складають ідеї:
v Світ представляє суперсистему, що складається з ієрархії взаємозалежних підсистем різного рівня складності, в якій системи більш низького ієрархічного рівня є елементами систем більш високого рівня. Для опису їх стану необхідно знати величезне число параметрів, що характеризують всю суперсистему і кожну підсистему окремо.
v Світ знаходиться в постійній зміні. Це глобальний процес являє періодичну зміну руйнувань старого і творення нового на шляху самоорганізації та еволюції.
v Самоорганізація та ускладнення можливі лише у відкритих системах, які обмінюються з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією і перебувають далеко від термодинамічної рівноваги.
v Закономірності розвитку систем носять імовірнісний стохастичний характер; випадковість і невизначеність виступають як фундаментальне властивість всього сущого. Випадкове зміна окремих зовнішніх або внутрішніх параметрів системи, відхилення їх від рівноважного значення (флуктуації) можуть викликати нестійкість стану всієї системи або її частин і послужити конструктивним початком для ускладнення і переходу на якісно новий щабель розвитку.
v Процес самоорганізації відбувається в результаті взаємодії випадковості і необхідності і завжди пов'язаний з переходом на якісно новий щабель розвитку.
v Самоорганізація обумовлена кооперативними процесами, колективним узгодженим резонансним взаємодією елементів системи; інтеграцією їх спільних зусиль на шляху розвитку системи; саме завдяки цьому зароджуються новоутворення, які за сприятливих умов можуть перерости в нову структуру.
v Розвиток відбувається за нелінійним законам. Нелінійність означає
v багатоваріантність шляхів вибору і альтернатив виходу з нестійких станів.
Глобальний процес самоорганізації матерії, нескінченний у просторі і часі проглядається в трьох рівнях:
1. Самоорганізація та еволюція відсталої (неживої) матерії. У цьому процесі можна виділити два напрями:
- Хімічна еволюція: елементарні частинки → атоми → неорганічні молекули → прості органічні молекули → біополімери.
- Структура еволюції Всесвіту: газопилова туманність → зоряна система → галактика → метагалактика → Всесвіт.
Процес самоорганізації відсталої речовини відбувається завдяки примітивних способів відображення відсталої матерії та обміну фізичної інформацією (взаємодії), носієм якої є гравітаційне, електромагнітне, слабкою і сильною поля. Це етап передбіологічній еволюції.
2. Самоорганізація та еволюція живої речовини. «На певному етапі еволюції відсталої матерії, в якийсь момент часу, в якійсь точці Всесвіту створилися умови, за яких органічна речовина згрупувалося в системи, здатні до саморегуляції і самовідтворення» 1. Послідовне ускладнення цих систем протягом мільярдів років призвело до появи високоорганізованих тварин.
3. На певному етапі еволюції від вищих тварин до людини виникають спільноти, засновані на розумі та колективної діяльності. «У процесі самоорганізації спільнот протягом декількох мільйонів років відбувалася соціальна і психічна еволюція людини» 2. У цей період ускладнюються комунікативні відносини, технічна оснащеність, рівень пізнання і використання природи. Людина змінює характер енергетичних, речових та інформаційних потоків, активно вторгається в біохімічні цикли, створює штучні системи і керує ними.
1 В. П. Ратніков: Концепція сучасного природознавства: підручник-ЮНИТИ, 1997, стор 89
2 М. Ейген: самоорганізація матерії еволюція біологічних макромолекул.-М.: Світ, 1993, с93
2.6 Самоорганізація Всесвіту
До початку процесу рекомбінації розвиток Всесвіту йшло через послідовне перетворення вакууму і речовини, досягнення в ході таких перетворень все більш високих рівнів впорядкованості і складності. Процес протікав шляхом глобального обхвату всього Всесвіту як цілого. Рушійною силою самоорганізації служили глибинні властивості вакууму та речовини і особливості їх прояву в екстремальних умовах початкового періоду розвитку. Перш за все, Всесвіт як система повинна бути відкритою. Але що можна читати навколишнім середовищем Всесвіту? У всіх стрибкоподібних переходах ранньому Всесвіті джерелом енергії та речовини були фізичний вакуум і ті фазові переходи, які в ньому перетікали. Взаємовідносини речовій Всесвіту і вакууму поки залишаються для нас загадкою, до того ж вакуум і речовина нероздільні, як невіддільні північний і південний полюс магніту.
Далі, дисипативні системи суто нерівноважних. «Всесвіт досягла рубежу рекомбінації з помітними відхиленнями від равновесности: у ній порушений рівноважний склад речовини і антиречовини, вона складається з трьох майже не взаємодіють між собою частин (нейтринний газ, реліктове випромінювання, баріонна речовина), кожна з них має свою температуру, відмінну від температури інших частин, порушена равновесность складів »1. Все це слід розглядати як типові ознаки нерівноважності системи, породжують у певних умовах її нестійкість. Нарешті, досягнення дисипативної системою крайньої нестійкості, що готують її стрибкоподібний перехід в новий стійкий стан, відбувається при досягненні характерними параметрами системи критичних значень. Стан Всесвіту на ранньому періоді її розвитку характеризувалося температурою близько 3000К і щільністю речовини 3 * 10 -22 г / см 3. За таких значеннях цих параметрів виникла гравітаційна нестабільність і жодна з інших фундаментальних взаємодій не могло виступити як двигун подальшого розвитку Всесвіту.
1 М. Ніколіс, І. Пригожин: Пізнання складного .- М., 1990, стор 94
Між тим, спостережувані дані про галактики змушують астрофізиків шукати зовсім інші підходи до пояснення їх утворення. В даний час активно обговорюється модель формування галактик, названа «гарячою». Передбачається, що протогалактікі представляли собою гігантські газові хмари, маса кожного з яких помітно перевищувала масу утворилася з неї галактики. У кожному хмарі в силу особливостей газодинамічних процесів наступала стадія бурхливого зореутворення: у всьому обсязі народжувалися десятки і сотні мільйонів зірок, серед яких з частотою в тисячу разів більше, ніж тепер, спалахували наднові. Це породило потужний потік розпечених газів, галактичний ураган з температурою газу в десятки і сотні мільйонів градусів. За межі протогалактікі виносилися величезні маси речовини близько сотні сонячних мас на рік. Разом з речовиною пішла величезна енергія. Нагрівання газу в хмарі зупинив бурхливий зореутворення, потім почався процес утворення зірок наступного покоління, що розтягнувся на мільярд і більше років.
«Гаряча» модель освіти галактик пояснює основні спостережувані їх особливості. На її користь говорять дані, отримані за допомогою супутників.
1 Л. В. Тарасов: Світ, побудований на вероятності.-М., 1984, стор 147
2 Ю. Л. Клімонтовіч: Без формул про синергетики .- Мінськ, 1986, стор 82
2.7 Самоорганізація та еволюція живої речовини.
На сьогоднішній день немає достатньо чіткого визначення, що таке життя. «З точки зору матеріалістичної філософії життя - це особлива форма руху матерії» 1. З точки зору системно-синергетичного підходу життя - це «форма існування макроскопічних гетерогенних відкритих систем, далеких від рівноваги, здатних до самоорганізації, саморегуляції і самовідтворення» 2. На мою думку, це визначення є найбільш повним, оскільки відбиває принципову відмінність живої матерії від відсталої. У порівнянні з останньою, життя - це якісно нова форма організації матерії, основні властивості якої - здатність засвоювати енергію Сонця за рахунок фотосинтезу і відтворювати з неживого живе.
Необхідно додати, що в живих системах процеси саморегуляції здійснюються на рівні активного обміну речовиною, енергією та інформацією. Це пов'язано з тим, що реакції живого організму на вплив середовища носять випереджаючий характер.
Елементарна одиниця такого організму - клітина. «Їй притаманні всі ознаки живого - обмін речовин, подразливість, самоорганізація, саморегуляція, самовідтворення, передача спадкових ознак. Вона є самоорганізується біохімічної системою, що складається з великого числа узгоджено функціонуючих органоїдів. Клітка, хоча і володіє всіма функціями живого, нездатна до самостійного існування (за винятком одноклітинних організмів) у відкритому середовищі »1.
Важливе прояв життя біологічної системи - поділ клітини. З ростом клітини погіршуються умови харчування її елементів, що повинно привести до уповільнення процесів життєдіяльності. Крім того, ріст клітини пов'язаний з побудовою копій кожного її елемента. Внаслідок цього знижуються можливості управління внутрішніми процесами. Ці явища призводять до підвищення ентропії клітини і сприяють її переходу в нестійкий стан, вихід з якого - поділ материнської клітини на дві дочірні. Найбільш сприятливі умови для розподілу складаються в момент подвоєння маси, при цьому зайва ентропія скидається в навколишній простір і утворилися дві нові системи знову знаходять стійкість до чергового моменту поділу. Після кількох поділів клітини часто гинуть, так як їхнє життя залежить від сигналів інших клітин організму. Збій цієї залежності веде до появи ракових клітин. У енерго-Ентропійно плані більш вигідним є об'єднання клітин в більш складні структурні утворення - багатоклітинні системи: тканина, орган, органна система, багатоклітинний організм. У рамках організму здійснюється саморегулювання з'являються механізми управління.
1 М. Г. Малінецкій: Синергетика-теорія самоорганізаціі.-М.: Наука, 1983, стор 164
3. ВИСНОВОК
У загальному розумінні самоорганізація - це притаманна матерії здатність до ускладнення елементів і створення все більш упорядкованих структур у ході свого розвитку. Конкретний прояв цієї здатності залежить від рівня складності системи та умов її розвитку. У вузькому розумінні терміна - це стрибок, фазовий перехід системи з менш в більш впорядкований стан. При більш детальному розгляді цього явища зазначалося, що алгоритм стрибка має спільні риси у систем самої різної природи.
Чим вище рівень складності системи, тим складніше прояв сил об'єднання і фракціонування. Що ж стосується пошуку витоків самоорганізації, то він веде нас вглиб будови речовини, що визначає здатність його елементів взаємодіяти один з одним.
По-моєму, з появою синергетики як науки, у світлі нової концепції інакше, ніж раніше, вирішується питання про співвідношення випадкового і закономірного в розвитку. Еволюційні етапи досить жорстко детерміновані, поведінка системи тут передбачувано і навіть керовано. «У критичних точках, які досягаються системою на завершальних стадіях еволюційного процесу, панує випадковість» 1.
Становлення самоорганізації багато в чому визначається характером взаємодії випадкових і необхідних чинників системи та її середовища. У переломний момент самоорганізації принципово невідомо, в якому напрямку буде відбуватися подальший розвиток: чи стане стан системи хаотичним або вона перейде на новий, більш високий рівень впорядкованості та організації (фазові переходи і дисипативні структури - лазерні пучки, нестійкості плазми, хімічні хвилі і т. д.). У точці біфуркації система як би «коливається» перед вибором того чи іншого шляху організації, шляхи розвитку. У такому стані невелика флуктуація (момент випадковості) зможе послужити початком еволюції (організації) системи в деякому певному (і часто несподіваному або просто малоймовірному) напрямку, одночасно відсікаючи при цьому можливості розвитку в інших напрямках.
Синергетика переконливо показує, що навіть в неорганічної природи існують класи систем, здатних до самоорганізації. Історія розвитку природи - це історія освіти все більш і більш складних нелінійних систем. Такі системи і забезпечують загальну еволюцію природи на всіх рівнях її організації - від нижчих і найпростіших до вищих і надзвичайно складним (людина, суспільство, культура).
У передмові до своєї книги «Синергетика» Г. Хакен пише: «Я назвав нову дисципліну« синергетикою »не тільки тому, що в ній досліджується спільна дія багатьох елементів систем, але й тому, що для знаходження загальних принципів, які керують самоорганізацією, необхідно кооперування багатьох різних дисциплін »1.
1 П. Еткінс: Порядок і безладдя в пріроде.-М.: Світ, 1987, стор 59
1 М. Хакен: Сінергетіка.-М.: Світ, 1993, стор 13