Синергетика і самоорганізація

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення

Людство вступило в етап свого розвитку, який називають інформаційним суспільством. У цих умовах поява нових парадигм пізнання цілком закономірно і найбільш інтегральним в них стає синергетика.

Синергетика - новий напрям у пізнанні людиною природи, суспільства і самого себе, сенсу свого існування. Нова якість у пізнанні досягається за рахунок використання нелінійного мислення і синтезу досягнень різних наук при конструюванні образу світобудови.

Синергійний підхід передбачає нелінійне розвиток за біфуркаційних сценарієм, коли нова якість людини та суспільства не являє собою результат закономірного поступального розвитку, а є наслідком вибору одного з можливих варіантів розвитку під впливом колективних та індивідуальних взаємодій, які можуть змінити напрям не тільки суспільних перетворень, а й саму сутність людини.

У другій половині XX століття дослідження складних, самоорганізуються увійшло в коло найважливіших завдань розвитку наукового знання. До числа таких систем стали відносити соціальні, інформаційні та біологічні, фізичні і хімічні середовища, психіку людини, головний мозок і багато іншого настав усвідомлення, що трансформація фізичних уявлень за своїм значенням вийшла за межі фізичних наук, перейшла на рівень космологічних проблем, що дослідження самоорганізації знаходиться на кордоні природознавства і філософії і необхідно створення певної картини світу. У розвитку природознавства і філософії цей період оцінений як епоха, коли минула можливість безапеляційних тверджень і взаємовиключних позицій. Таким чином, методологічне і світоглядне осмислення самоорганізації стало, мабуть, символом переходу у XXI століття. Цим і мотивується наше прагнення розібратися в історії питання, зміст термінів та основних понять синергетики.

1. Синергетика як новий напрям міждисциплінарних досліджень і нове світобачення

    1. Основні етапи розвитку синергетики. Терміни і поняття. Категоріальний апарат

Термін "синергетика" походить від грецького "сінергос" - спільно діючий. У даному випадку маються на увазі спільні зусилля вчених багатьох областей знання з пошуку нових парадигм пізнання явищ природи, суспільства і створення наукової картини світу, що відповідає сучасним вимогам. На стиках наук, на шляхах їх інтеграції в рамках нелінійного мислення з'являється можливість дійсно по-новому поглянути на результати досліджень в астрономії та космології, фізики і хімії, математики, біології, інших природничих науках, науках про людину і суспільство. При цьому відбувається не тільки інтеграція наукових досягнень, пов'язаних з використанням різних теоретико-методологічних напрямів сучасності, але і звернення до найбільш продуктивним ідеям всіх часів і народів, зокрема, до ідей давнину, як на Сході, так і на Заході.

У мислителів Сходу (особливо Китаю та Індії) синергетика запозичує і розвиває далі філософські концепції цілісності світобудови (усі в усьому) і ідею загального закону, єдиного шляху, якого дотримуються і світ в цілому, і людина у ньому. Від Заходу ж вона успадковує традиції аналізу з використанням математичного апарату, опору на експеримент. Серед філософських течій нового часу на становлення синергетики вплинули як діалектичний матеріалізм, а й деякі ідеї позитивізму, онтологізма, редукціонізму. На такій концептуальній основі синергетика веде діалог з минулим, сьогоденням і майбутнім. У результаті формується принципово нова теорія і методологія пізнання, яка, спираючись на останні досягнення математичного моделювання за допомогою сучасної обчислювальної техніки, стала конкурентом філософії.

Синергетика - це не тільки своєрідний синтез багатьох наукових методів дослідження, методологічних систем, теоретичних побудов, а й переведення їх у нові виміри постнеклассічесной науки, що відбивається у формуванні відповідного категоріального апарату. У результаті ми отримуємо нові виміри природної та соціальної дійсності, нові методи її опису, аналізу, типологізації, інтерпретації явищ і процесів, їх осмислення.

У синергетики складається і власний предмет дослідження. Вона вивчає закономірності та механізми самоорганізації (переходу від хаосу до порядку) у відкритих нелінійних системах складної конфігурації, якими, безумовно, є і природа в цілому, і людське суспільство, і багато систем штучного походження. Будучи тісно пов'язаної з кібернетикою, математичним моделюванням і системним підходом до вивчення реальності, синергетика розширює наші уявлення про саморусі і розвитку матерії, взаємозв'язку матеріального і духовного, дозволяє по-іншому поглянути на еволюційні процеси в природі, на процеси виникнення життя і людини, на перспективи людської цивілізації в космологічних просторово-часових масштабах.

Специфіка предмета синергетики полягає в тому, що вона вивчає процеси самоорганізації у відкритих системах під кутом зору нелінійного мислення. Об'єктом ж дослідження є складноорганізовані нерівноважні системи, що знаходяться на різних стадіях переходу від хаосу до порядку і назад. Евристичні можливості синергетики знаходиться використання практично у всіх галузях знання.

Синергетика не є вже сформованою наукою. До нового напрямку міждисциплінарних досліджень приєднуються представники самих різноманітних галузей знання, які, природно, йдуть до осмислення ідей синергетики з позицій своєї вихідної спеціалізації, будь то фізика або математика, біологія або хімія, філософія чи соціологія, економіка чи кібернетика.

До теперішнього часу на Заході склалися і активно функціонують дві головні школи досліджень у галузі синергетики. По-перше, це брюссельська школа лауреата Нобелівської премії з хімії за 1977 рік Іллі Романовича Пригожина (з числа нащадків російських емігрантів, що покинули Росії після революційних подій 1917 року). По-друге, школа німецького вченого-фізика Г. Хакена, який очолює Інститут синергетики і теоретичної фізики та Штутгарті (Німеччина). Саме він першим почав використовувати термін «синергетика».

В результаті розробки ідей синергетики та відповідних методів системних і міждисциплінарних досліджень відкривається перспектива виходу на розуміння інтегральних сценаріїв розгортання подій у Всесвіті на мікро-, макро - і мегауровнях, що дозволить переосмислити і роль людини у глобальних процесах, в структурі пізнавальної та практичної діяльності. З цих позицій легше визначити стратегію рішення і суто земних проблем. Загальні контури такої стратегії вже вимальовуються. Від одвічної боротьби з природою людство починає переходити до пошуку свого призначення в ній, до коеволюції з природою.

Становлення нового підходу до пізнання природного і соціальної дійсності нерозривно пов'язане з розробкою відповідної системи понять і категорій. Будь-яка багаторівнева структура розглядається в синергетики з точки зору її відкритості чи закритості (ізольованості), лінійності або нелінійності, стабільності чи нестійкості, порядку або хаосу, самоорганізації, дисипативних, фрактальності і т.д. Крім того, в синергетики використовуються такі поняття як "аттрактор", "біфуркації", "кооперативні процеси", а також цілий ряд інших. Багато з них вже міцно увійшли в науковий обіг. Інші ж вимагають докладного пояснення, відповідної інтерпретації.

Почнемо про з'ясування змісту понять відкритості та закритості системи. Відкритість означає, перш за все, така властивість системи, при якому вона має можливість безперервного обміну речовиною, енергією та інформацією з навколишнім середовищем. Причому, можливості такого обміну існують в кожній точці системи, а не тільки через фіксовані канали. Ще однією властивістю відкритих систем є можливість управління всіма ресурсами системи або її точки. Так повинна виглядати відкрита система в ідеалі. На практиці ж ми зустрічаємося з цілою гамою перехідних станів від повної відкритості до повної ізоляції.

Незважаючи на те, що відкрита система являє собою логічно та організаційно єдиний комплекс, кожен окремий елемент комплексу має достатньо ступенів свободи для свого індивідуального самовираження і розвитку, не порушує цілісність системи. Це можна показати на прикладі природних і соціальних об'єктів. Так, суспільство (держава) може бути легко віднесено до відкритого або закритого типу. До закритих товариств належать, насамперед, тоталітарні держави з надмірно централізованою системою управління і зневагою до прав і свобод людини. У відкритому ж суспільстві кожен його член може вільно переміщатися всередині і за межами держави, обмінюючись інформацією, ідеями, матеріальними і духовними цінностями без всяких обмежень. У відкритому суспільстві людина стає повноправною особистістю, а не гвинтиком державної машини. Це поширюється не тільки на становище індивіда, але і на всі інші компоненти відкритого суспільства (колективи, організації, міста, області тощо).

Нелінійність є фундаментальною характеристикою відкритої системи і передбачає безперервність вибору альтернатив її розвитку. Нелінійна система обов'язково багатовимірна, багатоваріантна і не піддається класичних методів опису, що породжує потребу у виробленні таких методів, які відповідали б умовам завдання. У математиці нелінійними називають такі рівняння, які мають декілька якісно різних рішень. Безлічі способів вирішення завдань, пов'язаних з нелінійними рівняннями, відповідає безліч шляхів еволюції, описуваної цими рівняннями. Необхідність аналізу подібних ситуацій у пізнавальній діяльності призвела багатьох вчених до розробки методології вирішення евристичних проблем в нелінійних середовищах. Ця методологія отримала назву нелінійного мислення.

Терміном "дисипативні" (у перекладі з англійської - "розсіюючі") позначаються відкриті нелінійні системи, де переважають процеси розмивання, розсіювання неоднорідностей. Відбувається переклад (спуск) надлишків надходжень речовини та енергії на низлежащих рівні (в більш прості форми) або виведення їх за межі системи. Диссипация означає, таким чином, переструктурування чужого в своє і розсіювання зайвого. "Дисипативні процеси, - пише І. Р. Пригожий - ведуть не до рівноваги, але до формування дисипативних структур, тотожних процесам, які через взаємної компенсації призводять до рівноваги." Функціонування такої безперервно взаємодіє з навколишнім середовищем системи як би суперечить другому закону термодинаміки і для його адекватного опису і пояснення необхідні нетрадиційні підходи, пов'язані з нелінійним мисленням. Більшість об'єктів природи (наше сонце, інші зірки, галактики і т.д.) є дисипативними системами. Ними є всі живі істоти, які можуть існувати тільки на основі такого роду включеності в навколишнє середовище. Великі соціальні об'єкти (наприклад, міста, держави) також можна віднести до дисипативним структурам.

Поняття самоорганізації виражає здатність складних систем до упорядкування своєї внутрішньої структури. Самоорганізація в складних і динамічних відкритих системах можлива лише при наявності досить великого числа взаємодіючих елементів. Причому, поведінка взаємодіючих елементів має бути кооперативним та когерентним. Це відноситься і до природи і до суспільства. Механізм самоорганізації починає діяти в рамках більш масштабних і якісно інших структур. І охоплює вже не окремі спільності людей, а все людське співтовариство.

У синергетики використовуються також поняття, що позначають специфіку деяких станів в еволюції відкритих, нелінійних самоорганізованих систем.

Поняттям "біфуркація" позначається стан системи, що знаходиться перед вибором можливих варіантів функціонування або шляхів еволюції (розвилка доріг). У математиці це означає розгалуження рішень нелінійного диференціального рівняння. У точці біфуркації (на роздоріжжі) система знаходиться в нерівноважному стані, де найменші флуктуації або випадкові обставини можуть кардинально змінити напрямок подальшого розвитку, закриваючи тим самим можливості руху альтернативним шляхом. Характеризуючи такі стани, І.Р. Пригожий підкреслює «унікальність точок біфуркації, в яких стан системи втрачає стабільність і може розвиватися в бік багатьох різних режимів функціонування».

Оскільки проблема вибору режимів функціонування або напрямків розвитку виникає перед будь-якою системою, що самоорганізується, в синергетики приступили до побудови та дослідження біфуркаційних моделей з тим, щоб спробувати виявити закономірність у самій випадковості.

Поняття "аттрактор" (від латинського - притягати) означає деяку сукупність умов, при яких вибір шляхів руху або еволюції різних систем відбувається по збіжних траєкторіях, і, в кінцевому результаті, як би притягається до однієї точки. Наочно це можна представити у вигляді конуса побутової воронки, що направляє рух частинок рідини або сипких тіл (наприклад, піску) до свого центру (вершині конуса - горловині воронки) незалежно від початкових траєкторій. Простір всередині конуса воронки (аттрактора), де будь-яка частинка (система) туди потрапила поступово зміщується в заданому напрямі, називають "зоною аттрактора".

Розрізняють декілька різновидів аттрактора, серед яких слід виділити так званий "дивний атрактор". При станах системи характеризуються дивним аттракторів, стає неможливим визначити поведінку частинок (їх поведінка) в кожен даний момент, хоча ми, і впевнені, що вони знаходяться в зоні аттрактора.

За допомогою алгоритмів дивного аттрактора наука виходить на опис змін у кліматі, погодних процесів, руху деяких небесних тіл, поведінки багатьох елементарних частинок, явищ теплової конвекції і т.д.

Важливе значення для синергетичного світорозуміння має поняття фрактальності (самоподібності). Фракталами позначають явища масштабної інваріантності, коли подальші ферми самоорганізації матеріальних і соціальних систем нагадують за своєю будовою попередні. Такі явища ми досить часто спостерігаємо в природі. Наприклад, наукою давно підмічено, що будова сонячної системи (як і всіх зоряних систем) у певній мірі подібно будовою атома, але на два десятки порядків у великих просторово-часових масштабах.

Фрактальні аналогії в синергетики є одним з методів пізнання природних і соціальних явищ, оскільки часто служать основою для побудови наукових гіпотез і теорій. Наприклад, подібність обрисів звернених один до одного частин материків (наприклад, Африки і Південної Америки) послужило підставою для висунення гіпотези про їх походження, як відомо, потім подтвердившейся.

Синергетика, користуючись даним методом, дає пояснення, чому тих чи інших етапах еволюційного розвитку повторюються певні структури (наприклад, вихрові), розкриває їх роль у процесах самоорганізації у нелінійних системах різних масштабів. Історія людського суспільства також дає чимало приводів для роздумів на фрактальні теми.

Формуючи свій категоріальний апарат, синергетика намацує також закономірності, що відображають специфіку нового світобачення. До них слід віднести закономірності самоорганізації у відкритих нелінійних системах, закономірності перебігу дисипативних процесів у різних середовищах, закономірності прояву фрактальності, закономірності в біфуркаційних ситуаціях і т.д. Синергетичні закономірності виявляють себе як у матеріальному світі відсталої (неорганічної) природи, так і в світі живої природи, у тому числі і в соціумі.

Таким чином, становлення синергетики створює нову теоретико-методологічну парадигму дослідження природних і соціальних явищ. Вона, на думку Г.І. Рузавіна, дозволяє "проаналізувати і звести в єдине ціле багато результати, отримані в астрономії та космології, фізики і хімії, біофізиці та біохімії, генетиці та молекулярній біології, геології та екології, які належать до різних аспектів мікро і макроеволюції". Ретельний аналіз позицій синергетичного підходу накопичених фактів і фундаментальних відкриттів в сучасній науці сприятиме поглибленню, уточнення і конкретизації найважливіших положень наукових теорій про розвиток матерії, сутності життя »Розуму і перспективи людської цивілізація. По ряду важливих аспектів пізнання слід очікувати радикальних змін у світоглядних установках, в поясненні загадок природи.

    1. Рівні самоорганізації матерії та концепція розвитку

Затвердження синергетики як нового стилю наукового мислення, який часто ототожнюють з нелінійним мисленням, пов'язане з висуванням принципово нових методологічних принципів у формуванні, як загальної картини світу, так і її заснування - фізичної картини світу. Центральним методологічним принципом синергетики є визнання теорії самоорганізації в якості відправної точки наукового світогляду, і дослідження закономірностей і механізмів самоорганізації - єдиним способом представити раціональне пояснення виникненню порядку з хаосу природним шляхом.

З позицій синергетики фізична картина світу являє складну ієрархію відкритих, нерівноважних систем, що самоорганізуються, що підкоряються деяким універсальним законам еволюції. Природно, виникає питання про просторово-часових та інших вимірах процесів самоорганізації, про критерії масштабності в ієрархії складноорганізованих матеріальних систем. У зв'язку з цим стає необхідним повернутися до "вічного" питання про співвідношення і формах прояви кінцевого і нескінченного ". Саме через призму розгляду цього питання проблема переводиться в русло багатовимірності і сучасного розуміння онтологізма.

При всьому різноманітті явищ матеріального світу це різноманіття, як показують дані сучасної науки, діалектично взаємопов'язане з єдністю його сутнісних основ. Єдність матеріального світу характеризується підпорядкуванням фізичних форм руху, самоорганізації і розвитку деякого порівняно обмеженому колу законів, інтегральне вираження сутності яких укладено в гранично об'ємної категорії, умовно позначається терміном "безперервність переривчастості". Цей термін позначає також і основний закон, узагальнюючий всю сукупність зв'язків матеріального світу.

Безперервність переривчастості (як форма прояву єдності кінцевого і нескінченного) розглядається не тільки традиційно в горизонтальному, але і у вертикальному зрізі самоорганізації матерії. В останньому випадку її фізичні форми представлені послідовними, що йдуть в нескінченність рядами структурних рівнів, кожному з яких відповідає цілий клас дискретних форм.

Кожне з цих станів матеріального світу можна визначити, як структурний рівень самоорганізації матерії, надалі позначається скорочено СУСМ.

Зростання розмірності фізичних постійних від рівня до рівня, як і "переступання" через міжурівневий інтервал, мабуть становить важливу закономірність еволюції форм матерії. Оскільки зростання розмірності фізичних та інших фори відбувається в часі, значення часу набуває відносність (прихильність до певного матеріального субстрату, системі) і кожному етапу в розвитку, матеріального світу, інакше кажучи, кожному структурному рівню самоорганізації матерії відповідає певний часовий еквівалент. Можна припустити, що він пропорційний протяжності і масі частинок цього рівня. Так, якщо середня довжина частинок мікросвіту приблизно на 20 порядків менше об'єктів макросвіту, то і процеси в мікросвіті повинні протікати швидше на стільки ж порядків. Цю різницю у швидкості протікання процесів слід розглядати як міжурівневий - часовий інтервал між світами, властивими кожному з структурного рівня самоорганізації матерії.

Для розуміння механізмів еволюції і розвитку важливе значення має з'ясування співвідношення стабільності і нестабільності в процесах самоорганізації складних систем. М.М. Моісеєв вважає пізнання діалектики цих протилежних за своєю спрямованістю тенденцій ключем до розгадки сутності розвитку. Він вказує, що «в міру ускладнення організації систем відбувається одночасно прискорення процесів розвитку і зниження рівня їх стабільності». Одне як би породжує інше. У результаті через нестабільність і біфуркації ми маємо новий якісний стан системи.

Розвиток можна представити як результат еволюції в самоорганізації матеріальних систем. Воно пов'язане з необоротністю деяких процесів у Всесвіті, тобто накопиченням таких кількісних і якісних змін, які тимчасово як би вилучають частину речовини з кругообігу матерії за рахунок включення його вдвічі більше складні форми руху. Це відбувається шляхом вплетення фізичних форм руху матерії в інші форми, або у фізичні ж форми руху на наступному структурному рівні самоорганізації матерії (СУСМ).

Включення елементів речовини в більш-менш стійкі системи, а цих останніх в інші системи більш високого порядку і т.д. є головним засобом збереження й відтворення певних якісних станів, набуття нової якості, додання всьому процесу характеру незворотності (не в окремих випадках, а в кінцевому підсумку). Приріст якості досягається за рахунок системоутворюючих факторів. У цьому сенсі розвиток виступає як спрямований процес кількісних і якісних змін у структурі матеріальних об'єктів, обумовлених їх послідовним включенням в ієрархію разнопорядкових систем і, в кінцевому підсумку, в ієрархію структурного рівня самоорганізації матерії.

Між структурними рівнями самоорганізації матерії, які є, перш за все вузловими пунктами розвитку фізичних форм руху матерії, знаходиться послідовний ряд хімічних, геологічних, біологічних, громадських та інших процесів, що протікають при певних умовах. У той же час і кожен окремий елемент структурного рівня самоорганізації матерії (скажімо, планета чи зірка) є результатом розвитку фізичних, хімічних, а в деяких випадках і інших (на нашій планеті всього відомого науці ряду) процесів на попередньому рівні (СУСМ). Ці процесу знаходяться у постійній взаємодії і за певних обставин можуть переходити один в одного. Причому, процеси на наступних рівнях впливають на характер протікання процесів попередніх.

Розвиток матерії в цілому можна представити у вигляді повільного, але неухильного піднесення по нескінченній сходах, де кожна сходинка, повторюючи загальну конфігурацію попередньої (за фрактальним принципом) у набагато більших масштабах по всіх основних вимірах, є черговим етапом розвитку матеріального світу, якому відповідає певний структурний рівень самоорганізації матерії. Якщо виходити з такого розуміння загальної еволюції матеріального світу, то в кожен даний момент нескінченність має реальний сенс, лише у бік минулого, отже, у бік об'єктів все більш дрібного масштабу (вниз по вертикалі СУСМ). У протилежному напрямку (вгору по вертикалі) нескінченність повинна існувати тільки у вигляді можливості нескінченного розвитку. Розвиток матеріальних систем в просторових масштабах тісно пов'язане з тимчасовими масштабами і з загальною спрямованістю вектора часу, з так званої "стрілою часу", що передбачає певну послідовність подій. У даному випадку мається на увазі послідовність структурного рівня самоорганізації матерії, кожен з яких представляє собою новоутворення в порівнянні з попереднім. Співвідношення структурних рівнів у тимчасовому аспекті слід розглядати не тільки як ступенів розвитку, але і як взаємозв'язок між поколіннями СУСМ. Образно кажучи, структурний рівень самоорганізації-1 постає з точки зору макрообразованій як би "дідусем", а як безпосереднього "батька" виступає структурний рівень самоорганізації матерії-2. У зв'язку з цим виникає ряд проблемних питань: Скільки поколінь структурного рівня самоорганізації може існувати одночасно? Чи можливо на якомусь етапі Елімінування виникли раніше і вже вичерпали себе рівнів? У яких же тоді стану »- перебуває матерія, речовина і т.д. на цих рівнях? Конкретних відповідей на такі і їм подібні питання поки ніхто дати не може. Це справа майбутнього. Тому на даному етапі ми змушені обмежитися постановкою проблеми і міркуваннями на рівні гіпотез.

Підводячи підсумок міркуванням про рівні самоорганізації матерії, про структуру фізичної картини світу, ми повинні визначитися з ключовими поняттями і уточнити співвідношення між ними. Перш за все, поняття «безперервність переривчастості", яке розкриває співвідношення кінцевого і нескінченного. Сучасна наука визнає, що це співвідношення не одновимірно, а багатомірна. Його слід трактувати також і як нескінченну ієрархію структурного рівня самоорганізації, де кожна з основних категорій матерії (простір, час, маса, рух, енергія та ін) нескінченна (неперервна), але в той же час в рамках одного рівня самоорганізації (СУСМ) вона кінцева (переривчастість). Тому поняття нескінченності в його найбільш загальному вигляді (як філософської категорії) може бути використано адекватно тільки при характеристиці основних атрибутів матерії, при цьому лінія розмежування між кінцевим і нескінченним не може бути однозначно і жорстко прив'язана до співвідношення кількості і якості.

Тим не менш, нескінченність - це поняття, що відображає переважно кількісне (метричний) властивість матеріального світу в цілому. Актуалізація нескінченності можлива при виділенні двох головних напрямків прояви її суті: а) горизонтальний (просторове) - в рамках одного структурного рівня самоорганізації матерії, б) вертикальне (масштабне) в плані ієрархічної нескінченності структурах рівнів самоорганізації матерії. При такому підході поняття "безмежність" буде виступати як окремий випадок метричної нескінченності, а "невичерпність" - як поняття, що відображає нескінченне різноманіття якісних станів матерії. Така вертикально-горизонтальна і кількісно-якісна розгортка змісту категорії "безперервність переривчастості" використовувалася при з'ясуванні фізичної картини світу і розумінні сутності розвитку як методологічний принцип.

Його суть полягає в тому, що кожен структурний рівень самоорганізації матерії розглядається як відкрита нелінійна система, яка безперервно обмінюється речовиною, енергією та інформацією з іншими рівнями. Основним полем для такого обміну є міжурівневий інтервал, де за рахунок "вертикального" взаємодії накопичуються нерівноважні стани речовини і нестійкість складових його дисипативних структур. Це породжує стан того самого хаосу, в якому різні флуктуації створюють умови для виникнення порядку, що веде до нової ієрархії систем, що самоорганізуються.

Необхідно, однак, враховувати, що нерівноважний стан система (у даному випадку мається на увазі структурного рівня самоорганізації матерії і виникаючі при цьому флуктуації неминуче підводять її до точки біфуркації, коли система може йти двома шляхами: а) за рахунок наростання тенденцій до дезорганізації (ентропії ) почне розпадатися, б) внаслідок стійкого посилення кооперативних процесів увійде в режим самоорганізації. У першому випадку потік розпадається речовини піде вниз по вертикалі до нижележащему структурному рівню самоорганізації матерії. У другому випадку він буде йти вгору по вертикалі, і підніматися до вищого рівня самоорганізації. Розвиток якраз і передбачає порушення рівноваги між цими двома постійними і нескінченними тенденціями на користь другої. Сам факт одночасного існування в природі кількох структурних рівнів самоорганізації матерії (СУСМ-1, СУСМ-2, СУСМ-3, СУСМ-4) є незаперечним доказом сталого переважання висхідних потоків над спадними, отже, реальності поступального розвитку, реальності переважання прогресу над регресом.

2. Синергетика і самоорганізація

2.1 Синергетика і самоорганізація

У певної частини свого сенсу синергетика і такі поняття як самоорганізація, саморозвиток і еволюція мають спільність, яка дозволяє вказати їх усі в якості результатів синергетичного процесу. Особливо самоорганізація стійко асоціюються сьогодні з синергетикою. Однак такі асоціації мають подвійне значення. З одного боку, ефект самоорганізації є істотним, але, тим не менше, одним з компонентів, що характеризують синергетику, з іншого - саме цей компонент додає виділений сенсу всьому поняттю синергетики і, як правило, є найбільш істотним і представляють найбільший інтерес.

Не тільки результати, а й умови, причини і рушійні сили самоорганізації мають альтернативи. Так, у розгляді І.Р. Пригожина стосовно дисипативним структурам мова йде про когерентної самоорганізації, альтернативою для якої є континуальна самоорганізація індивідуальних мікросистем, розроблена і запропонована А.П. Руденко. Головним достоїнством''континуальної''самоорганізації, запропонованої А.П. Руденко, є те, що саме такий підхід дозволяє провести розгляд зв'язку самоорганізації та саморозвитку. Відповідно до розвиненими поглядами сутність прогресивної еволюції полягає в саморозвитку континуальної самоорганізації індивідуальних об'єктів. Показується, що здатністю до саморозвитку і прогресивної еволюції з природним відбором володіють тільки індивідуальні мікрооб'єкти з континуальної самоорганізацією і що саме прогресивна хімічна еволюція здатна бути підставою для виникнення життя.

Отже, виходячи з існуючих традицій, спираючись на основний задум Г. Хакена і раніше наведену мною формулювання, можна запропонувати наступне визначення:

СИНЕРГЕТИКА - (від грец. Synergetikos - спільний, узгоджено діючий) - наукова дисципліна, що вивчає процеси утворення і масових (колективних) взаємодій об'єктів (елементів, підсистем): (1) відбуваються у відкритих системах у нерівноважних умовах, (2) супроводжуються інтенсивним обміном речовиною і енергією підсистем з системою і системи з навколишнім середовищем; (3) характеризуються мимовільно (відсутністю жорсткої детермінації ззовні) поведінки об'єктів (підсистем), що поєднується з їх взаімосодействія і (4) мають результатом впорядкування, самоорганізацію, зменшення ентропії, також еволюцію систем.

Розширена формулювання, куди входять «нефізичних» зміст:

Представляється доцільним відхилиться від прагнення до визначення саме синергетики і констатувати те, чим реально займаються фахівці у зв'язку з дослідженнями із синергетики. У зв'язку з цим пропонується наступне визначення:

Синергетична концепція самоорганізації

1. Об'єктами дослідження є відкриті системи в нерівноважному стані, що характеризуються інтенсивним (потоковим, множинно-дискретним) обміном речовиною і енергією між підсистемами і між системою з її оточенням.

Конкретна система занурена в середовище, яке є також її субстратом.

2. Середа - сукупність складових її (середовище) об'єктів, що знаходяться в динаміці. Взаємодія досліджуваних об'єктів у середовищі характеризується як блізкодействія - контактна взаємодія. Середа об'єктів може бути реалізована в фізичної, біологічної та іншої середовищі більш низького рівня, що характеризується як газоподобная, однорідна або суцільна. (У складі системи реалізується дальнодійність - польове і опосередковане (інформаційне) взаємодія).

3. Розрізняються процеси організації, і самоорганізації Загальною ознакою для них є зростання порядку внаслідок перебігу процесів, протилежних встановлення термодинамічної рівноваги незалежно взаємодіючих елементів середовища (також віддалення від хаосу за іншими критеріями).

(Організація, на відміну від самоорганізації, може характеризуватися, наприклад, освітою однорідних стабільних статичних структур).

4. Результатом самоорганізації стає виникнення, взаємодія, також взаімосодействія (наприклад, кооперація) і, можливо, регенерація динамічних об'єктів (підсистем) складніших в інформаційному сенсі, ніж елементи (об'єкти) середовища, з яких вони виникають. Система та її складові є істотно динамічними утвореннями.

5. Спрямованість процесів самоорганізації обумовлена ​​внутрішніми властивостями об'єктів (підсистем) в їх індивідуальному і колективному прояві, а також впливами з боку середовища, в яку''занурена''система.

6. Поведінка елементів (підсистем) і системи в цілому, істотним чином характеризується спонтанністю - акти поведінки не є строго детермінованими.

7. Процеси самоорганізації відбуваються в середовищі поряд з іншими процесами, зокрема протилежної спрямованості, і можуть в окремі фази існування системи як переважати над останніми (прогрес), так і поступатися їм (регрес). При цьому система в цілому може мати стійку тенденцію або зазнавати коливання до еволюції або деградації і розпаду.

Самоорганізація може мати у своїй основі процес перетворення або розпаду структури, що виникла раніше в результаті процесу організації.

Наведене розгорнуте визначення є якщо і не цілком досконалим, то все - таки необхідним кроком на шляху конкретизації змісту, яке відноситься до синергетики, і вироблення критеріїв для створення моделюючої самоорганізується середовища.

Про співвідношення синергетики і самоорганізації слід цілком точно сказати, що зміст, на який вони поширюються, і закладені в них ідеї невідривні один від одного. Вони, однак, мають і відмінності. Тому синергетику як концепцію самоорганізації слід розглядати в сенсі взаємного звуження цих понять на області їх перетину.

2.2 Діалектика еволюції живої природи. Людина

Спочатку розуміння складних систем (наприклад, таких, як біологічні) було пов'язане з уявленням про те, що їх неможливо описати за допомогою математичних моделей. Більш того, довгий час життя розглядалася як антипод неорганічної природи. Сьогодні, однак, відбувається все боже активне проникнення фізичних методів і підходів у біологію. Виявляється також, що основні форми кооперативного поведінки, властиві живим організмам, мають свої аналоги серед неорганічних систем. Будь-який живий організм являє собою ієрархію досить автономних підсистем, в якій виходять від верхнього рівня сигнали управління не мають характер "жорстких команд, підкоряють собі активність всіх індивідуальних елементів більш низьких рівнів. Натомість від вищих рівнів ієрархії надходять сигнали, які зумовлюють переходи підсистем від одного режиму функціонування до іншого. Ієрархічне пристрій складних живих систем, що представляють собою ансамбль пов'язаних підсистем більш простої будови, дозволяє уникнути нестійкостей та небажаної динаміки, які неминуче виникають в складних системах з жорстким централізованим управлінням.

Найбільш очевидна особливість біологічних систем полягає в тому, що вони здатні до самоорганізації, тобто спонтанного утворення і розвитку складних упорядкованих структур. Це не суперечить законам термодинаміки, оскільки всі живі біологічні системи не є замкнутими і обмінюються енергією з навколишнім середовищем. Ентропія, що служить мірою безладу, може зменшуватися у відкритих системах з плином часу. Необхідна передумова ефектів самоорганізації полягає, крім того, в наявності потоку енергії, що надходить у систему від зовнішнього джерела і діссіпіруемого нею. Саме завдяки цьому потоку система стає активною, тобто набуває здатності до автономного утворення структур. Очевидно, що ефекти самоорганізації не можуть бити винятковим властивістю біологічних об'єктів і повинні спостерігатися в тій чи іншій формі також в системах неорганічного походження.

Великий інтерес представляють розподілені середовища, які побудовані з дискретних елементів, локально взаємодіють один з одним і, таким чином, що представляють наближення природних просторово протяжних систем. Хоча різноманітність таких середовищ надзвичайно велике, число математичних моделей, що використовуються для опису процесів утворення і розвитку структур в таких системах, не настільки значно. Мабуть, навіть коли окремі елементи системи (наприклад, живі клітини) мають складної внутрішньої структурою, вся їх складність не проявляється у взаємодіях між ними, і з точки зору макросистеми вони функціонують як досить прості об'єкти з малим числом ефективних ступенів свободи. В іншому випадку ніяких упорядкованих структур у системі зазвичай не виникає.

Завдання нелінійної динаміки та синергетики полягає в знаходженні і докладному дослідженні тих базових математичних моделей, які виходять з найбільш типових припущень про властивості окремих елементів, що складають систему, і законах взаємодії між ними. Оскільки головною відмітною властивістю досліджуваних середовищ є протікають в них процеси самоорганізації, синергетику можна також розглядати як загальну теорію самоорганізації в середовищах різної природи.

У висхідних потоках самоорганізації матеріальних систем, що долають міжурівневий інтервал за рахунок переходу до все більш складних форм руху, н а певному етапі виникає те, що ми називаємо життям. З цього починається принципово нова фаза в процесах самоорганізації, коли вони вже не вкладаються в рамки фізико-хімічних парадигм опису. Біологічні форми самоорганізації стали грати важливу роль, принаймні, в земних умовах. Але наука досі не розкрила таємниці походження життя. Зокрема, вона не відповіла на такі питання: Випадково поява живої природа чи закономірно? Унікальне це явище чи носить загальний характер?

Сутність життя, її походження і біологічну еволюцію, як показує ознайомлення з літературою з даної проблематики, неможливо зрозуміти, залишаючись у рамках якої-небудь однієї галузі наукового знання або навіть суміжних областей. Такі спроби свідомо приречені на невдачу. Ясно, що потрібно гранично широкий і міждисциплінарний підхід до вирішення проблеми, потрібно синергетичне світобачення.

Головне тут не в тому, щоб заглиблюватися в приватні колізій і аналізувати різні флуктуаційні моменти на зразок тих, які виникають в колбі з водою і газами під впливом електричних розрядів, а у виході на розуміння закономірностей самоорганізації в системах з інформаційним забезпеченням механізму їх відтворення. Походження життя пов'язане з виникненням самовідтворюються, в яких запрограмована здатність, рости і розвиватися за рахунок активного поглинання елементів навколишнього середовища. Виникає питання: що є джерелом і рушійною силою появи такого виключно агресивного начала в природі? Якщо виходити з того, що всі СУСМ рівноправні (з точки зору системи відліку), то за кожним з них необхідно визнати не тільки можливість володіння властивостями і якостями, подібними за своєю природою з тими, якими наділений рівень, населений людською цивілізацією (макрорівень), а й перевершити їх.

Вважаючи явища самоорганізації загальною закономірністю для всіх СУСМ, ми повинні допустити, що такі стани матерії як життя і розумна діяльність, могли в принципі виникнути на будь-якому рівні. У всякому разі, на попередніх рівнях самоорганізації матерії гігантськи зростають можливості виникнення життя навіть і чисто випадково (за рахунок механізмів самоорганізації) Є всі підстави припускати, що з певного моменту Життя і Розум стають неодмінними, можна сказати, вічними атрибутами матерії і набувають здатність до експансії з одного рівня на інший. У думках осяжному діапазоні ієрархії СУСМ Життя і Розум можуть бути настільки ж нескінченні вглиб матерії, як і їхні можливості, підніматися по сходинках ієрархічної градації СУСМ.

Розумна діяльність живих істот у своїх вищих проявах є, на нашу думку, необхідною ланкою розвитку природи і в той же час детермінантів розвитку. Мабуть, тут лежить ключ до розгадки деяких аспектів парадоксу розвитку. Розумна діяльність постійно створює ту нову якість, яке випадок зводить у тенденцію і закономірність, запускаючи новий виток процесів самоорганізації.

Слідуючи логіці даних положень, ми неминуче повинні підійти до висновку про те, що життя в її генезі, в межах кожного відомих нині структурних рівнів самоорганізації матерії, є результат вищих проявів розумної діяльності на попередньому I рівні. Мабуть, ми самі є продуктом розвитку і діяльності сверхмікроцівілізацій.

Визначення життя на Землі як результату діяльності і способу існування сверхмікроцівілізацій, зрозуміло, відразу ж веде до необхідності переоцінки і переосмислення всіх теорій про походження життя, еволюційних теорій, заснованих на дарвінізм, і т.д. Доводиться визнати, що вони дають пояснення, побудовані лише на описах зовнішньої сторони явищ. Це все одно, що давати пояснення походженню і розвитку, скажімо, автомобілів або літаків, не беручи до уваги діяльності людини. Цікаві думки в даному напрямків висловлював на початку століття ще П. Д. Успенський. Критикуючи класичні біологічні теорії, згідно з якими придбані якості стають постійними тільки після випадкових повторенні в багатьох поколіннях, він пише, що насправді «нові якості дуже часто передаються відразу й у надзвичайно сильному ступені.

Історія походження життя на Землі з боку її зовнішніх проявів досить повно висвітлена у сучасній науковій літературі. Її аналіз показує, що спочатку створюється надійний механізм самовідтворення, що забезпечує безперервність у реплікації систем. Простота і мізерно малі (у макромасштабах) розміри перше, таким чином створених живих систем дозволяли управляти ними з просторово-часових масштабів мікросвіту кібернетичними засобами сверхмікроцівілізацій. Тут, ймовірно використовувався принцип автопілота або біоробота, при збереженні якоїсь форми періодичного контролю з боку сверхмікроцівілізацій. Ця система управління, можливо, діє і до теперішнього часу на доклеточний (віруси і т.д.) "або клітинному рівні будь-якого живого створіння. Є підстави припускати, що аналогічним чином управляються і деякий багатоклітинні (рослини, гриби тощо).

З появою багатоклітинних утворень починає відбуватися процес диференціації функцій окремих клітин організму. Організм стає спільнотою розподілених за своїми функціональними обов'язками клітин, з яких потім формуються окремі органи (шлунок, серце, печінку, нирки, легені або зябра і т.д.). Перехід до багатоклітинних тварин організмам був пов'язаний із процесом створення повністю автономних, а потім і самоврядних систем на основі виділення в організмі.

Складність пізнання діалектики розвитку живої природи ні даному етапі полягає в тому, що ми поки що не маємо можливості встановити реальне співвідношення між організацією та самоорганізацією в мікро-і макроеволюціонних процесах на кожній з ієрархічних ступенів розвитку організмів. Хоти й очевидна організуюча роль мікрокосмічною розумного чинника принаймні на початковій стадії біологічної еволюції, але конкретні форми та механізми його участі в наступних рівнях самоорганізації живих систем потребують спеціальному дослідженні.

Ми підходимо до дуже відповідального часу - до корінної зміни нашого наукового світогляду. І в основі його - пізнання людиною самого себе (В. І. Вернадський). Людина є складовою частиною живої природи і в той же час займає в ній особливе положення. Воно визначається тим, що людина стала носієм не тільки Життя, але і Розуму, а це докорінно змінює його роль у подальшій еволюції природи. Однак перш ніж стати часткою Світового Розуму, людина як індивідуум і постать став частиною Соціуму. Все це неможливо зрозуміти, не звертаючись знову до тих витоків генези живого, де мікрокосмічною еволюція вливається в макроеволюції.

Простежуючи загальну тенденцію еволюції систем самоврядування, саме відтворення і самовдосконалення в живій природі, яка призводить до утворення все більш складних біологічних видів і, в кінцевому підсумку, появи людини, ми бачимо, як його індивідуально-видове розвиток завершується розвитком соціальним.

Розвиток людського суспільства, суспільного виробництва, суспільної свідомості переносить процес самоорганізації та самоврядування на рівень соціальних систем. Становленням людини як суспільної істоти практично завершується розвиток живої природа в земних умовах. Відкриваються величні перспективи виникнення цивілізацій у межах СУСМ-3, які мають тенденцію до переростання в сверхцивилизации макрорівня. При цьому слід усвідомлювати велику ступінь ймовірності, того, що земний сценарій не є єдиним або першим в нескінченних просторах Всесвіту при здійсненні Світовим Розумом переходу від СУСМ-2 до СУСМ-3 і т.д.

Допускаючи, що жива природа, у тому числі і людина, є системами, що виникли в результаті еволюції і свідомої діяльності сверхмікроцівілізацій, ми тим самим ставимо питання, про можливість взаємодії з ними. По всій імовірності, сверхмікроцівілізацій продовжують впливати на деякі механізми індивідуальної свідомості людини вже тому, що є складовою частиною його матеріального носія. Може бути, тому не всі вчинки, думки і почуття людей знаходять наукове пояснення або раціональне тлумачення. До їх числа слід віднести явища телепатії, телекінезу і т.п., поява нав'язливих ідей, інтуїції, що призводять окремих людей до відкриттів, що набагато випереджає час, поточні потреби і об'єктивні можливості людського суспільства.

Уважний погляд на себе і свою історію а даних позицій безсумнівно допоможе людству краще зрозуміти своє сьогодення і поглянути в майбутнє, прогнозувати його на сотні, тисячі і мільйони років вперед. Так само як ми багато чому (практично всьому) вчимося у своїх батьків і дідів, можна багато чому навчитися у цивілізацій мікрокосмосу, що створили в той прекрасний і дивовижний по досконалості світ, що досягли в результаті здатності подолати міжурівневий інтервал і відтворити себе на наступному рівні самоорганізації матерії (цьому вони, у свою чергу, могли навчитися у своїх попередників на нижчих рівнях).

До самопізнання має прагнути не лише людство в цілому, але й кожна окрема людина, який є спадкоємцем і матеріальним носієм власного мікроскопічного Розуму, його представником в макросвіті. Ймовірно, слід вивчати з позицій сучасної науки, досвід такого самопізнання, з тим щоб розібратися з механізмом інформаційного взаємозв'язку між розумним початком мікро і макрокосмосу. Тут величезне поле для розгортання цілої галузі наукового знання, заснованої на синергетичному світорозумінні і відповідної методології.

Висновок

Аналіз показує, що історія розвитку людського світогляду проходила в безнастанній боротьбі між ідеалізмом і матеріалізмом. У різні періоди розвитку перемагало те духовне начало, то матеріальне. Останнім історичним етапом розвитку в цій боротьбі (з XV століття) став антропоцентризм, який можна назвати агресивним матеріалізмом "з людським обличчям", що припускає всесилля людини в світі, що розвивається. Що дало інтенсивний поштовх у розвитку природничих та технічних наук і призвело Людство до того стану, в якому ми зараз знаходимося. При цьому в усі часи розвитку Людства крім двох агресивно непримиренних протилежних напрямків завжди існували уявлення про нерозривну єдність цих двох начал: духовного і матеріального. Ці уявлення не нав'язувалися, до них людина доходила сама. Люди з такими уявленнями об'єднувалися в спеціальні суспільства для втаємничених, де при певному духовному розвитку вони могли розширити свої знання про Єдності Світу. Наука, що об'єднує древні знання присвячених, що встановлює єдність Всього в Одному і Одного у Усім, що відкриває основні принципи зв'язку духовного і матеріального з Космічним Цілим і з усіма істотами і частинами видимого і невидимого Миру, називається езотерика або окультизм.

Сучасній спробою перейти від конфронтації між матеріальним і духовними началами, до співпраці і єднання, стала наукова програма під назвою - синергетика.

Синергетична світорозуміння не залишає сумнівів у тому, що майбутнє не за роз'єднаністю, а за загальнолюдським єдністю, не за стихійними формами розвитку, а за соціальними технологіями, що забезпечують гармонізацію суспільних та особистих інтересів у загальноцивілізаційному масштабі. У міру вдосконалення наукових технологій і комп'ютерних систем вони поступово зведуть до мінімуму (або взагалі на ні) прояви суб'єктивізму і некомпетентності в управлінні, багаторазово підсилять можливості людського інтелекту в моделюванні соціально-економічних процесів, регулювання їх для переходу до постсоціальним формам розвитку і, в кінцевому підсумку, придбанні здатності відтворити Життя і Розум в мегасвіті.

Список використаних джерел

1. Баранцев Р.В. Іманентні проблеми синергетики / / Зап. Філософії. -2002. - № 9. -С. 91.

2. Вернадський В.І. Наукове життя як планетне явище. - М.: Наука, 1991.

3. Єгоров BC Синергетика: людина, суспільство / / Синергетика: людина, суспільство - М.: 2000.

4. Князєва, Є.М. Підстави синергетики: людина, конструює себе і своє майбутнє / Князєва, Олена Миколаївна, Курдюмов, Сергій Павлович. - Видання 2-е, стереотипне. - М.: КомКніга, 2007. - 231 с.

5. 2 Князєва, Є.М. Синергетика: нелінійність часу і ландшафти коеволюції / Князєва, Олена Миколаївна, Курдюмов, Сергій Павлович; РАН, Ін-т філософії, Ін-т прикладної математики ім. М.В. Келдиша. -М.: КомКніга, 2007. - 268 с.

6. Котельников Г.А. Синергетика. - Білгород: БелГТАСМ, 1996.

7. Мойсеєв М.М. Універсальний еволюціонізм (Позиція і слідства) / / Зап. філософіі.-1991 .- № 3.-С. 10.

8. Синергетичні методи управління складними системами. Енергетичні системи / під заг. ред. А.А. Колесникова. - М.: УРСС: КомКніга, 2006. - 247 с.

9. Пригожий І.Р. Перевідкриття часу / / Зап. філософії. - 1989. - № 8. -С. 11.

10. Пригожий І., Стінгер І. Час, хаос, квант. - М.: Прогрес, 1999. П.

11. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства. - М.: Культура і

спорт, 1999.

12. Рузавін Г.І. Синергетика і діалектична концепція розвитку / /

Філософські науки. - 1989. - С. 17.

13. Успенський П.Д. Нова модель всесвіту. - СПб., 1993.

14. Хакен Г. Синергетика. - М.: Прогрес, 1986.

15. Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б., Що таке синергетика / / Нелінійні хвилі. Самоорганізація. М.: Наука, 1983.

16. Крилов В.Ю., Курдюмов С.П., Малінецкій Г.Г. Психологія та синергетика. М.: Інститут прикладної математики РАН, 1990.

17. Ніколіс Г., Пригожин І. Самоорганізація в нерівноважних системах. М.: Світ, 1979.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Курсова
127.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Синергетика і право
Що таке синергетика
Стратегічна самоорганізація
Самоорганізація в науці
Термодинаміка і синергетика
Антропогенез і самоорганізація
Самоорганізація полімерів
Синергетика основні положення
Синергетика теорія самоорганізації
© Усі права захищені
написати до нас