Синергетика

      Также нужно отметить, что синергетика  не относится ни к одной из пограничных наук типа математической биологии или физической химии, которые возникают на соприкосновении двух (наука, в чью предметную область происходит вторжение, в названии пограничной науки представлена существительным; наука, чьими средствами производится "вторжение", представлена прилагательным; например, физическая химия занимается объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных). По замыслу своего создателя профессора Хакена, синергетика призвана играть роль своего рода метанауки, подмечающей и изучающей общий характер тех закономерностей и зависимостей, которые частные науки считали "своими". Поэтому синергетика возникает не на стыке наук в более или менее широкой или узкой пограничной области, а извлекает представляющие для нее интерес системы из самой сердцевины предметной области частных наук и исследует эти системы, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами, носящими общий ("интернациональный") характер по отношению к частным наукам. Каждый: биолог, физик, математик и химик  - видят свой материал, и каждый из них, тем, что применяет методы своей науки, пополняет общий запас идей и методов синергетики.

      Синергетика, как и каждое научное направление, которое возникло во второй половине ХХ века, не появилась на пустом месте. Ее можно изучать как наследницу и продолжательницу множества разделов естествознания, конечно же в первую очередь теории колебаний и качественной теории дифференциальных уравнений. Именно теория колебаний с ее "интернациональным языком", а впоследствии и "нелинейным мышлением" (Л.И. Мандельштам) стала для синергетики образцом науки, которая занимается разработкой моделей систем разнообразной природы, которые обслуживают различные сферы науки. Именно качественная теория дифференциальных уравнений, которая была положена в трудах Анри Пуанкаре, и современная общая теория динамических систем, которая была выращена из нее, снабдила синергетику значительной частью математического аппарата.

      5. Синергетика относительно  динамических систем

      Любые предметы в мире, которые окружают нас, представляют собой системы, т.е. сумму элементов, из которых они состоят, и связи между ними.

      Однако, элементы этих систем, в свою очередь, всегда обладают некоторой самостоятельностью поведения. Как бы мы не сформулировали научную проблему, всегда будут присутствовать определенные допущения, отодвигающие за пределы рассмотрения какие-либо неважные параметры отдельных элементов. Однако этот микроуровень самостоятельности элементов системы существует всегда. Так как движения на этом уровне элементов для исследователей никакого интереса не представляют, их обычно называют «флуктуациями». В нашей обычной жизни мы тоже обращаем особое внимание на значительные, информационные события, не концентрируясь на малых, незаметных и незначительных процессах.

      В системе существуют некоторые механизмы коллективного взаимодействия, т.е. обратные связи, что доказывается малым уровнем проявления отдельных элементов. Когда коллективное, системное взаимодействие элементов приводит к тому, что те или иные движения составляющих подавляются, следует говорить о наличии отрицательных обратных связей. Собственно говоря, именно отрицательные обратные связи и создают системы, как устойчивые, консервативные, стабильные объединения элементов. Именно отрицательные обратные связи, таким образом, создают и окружающий нас мир, как устойчивую систему.

      Но  устойчивость и стабильность, однако, не могут являться постоянными. При изменение каких либо внешних условий характер коллективного взаимодействия элементов тоже целиком изменится. Главную роль же в этом случае начнут играть положительные обратные связи, не подавляющие, а наоборот усиливающие индивидуальные преимущества составляющих. Незначительные прежде процессы, такие как флуктуации, малые движения выдвигаются на макроуровень. Все это обозначает то, что возникает новая структура, новой организации и порядка в исходной системе.

      Момент, когда исходная система теряет структурную  устойчивость и качественно перерождается, определяется системными законами, оперирующими такими системными величинами, как энергия, энтропия.

      Принцип минимума диссипации энергии также  играет огромную роль в мировом эволюционном процессе. Если состояние системы или процесса допустимо не единственное, а целая сумма состояний, которые согласны с законами сохранения и связями, которые наложены на эту систему или процесс, то реализуется ее состояние, отвечающее на минимальное рассеяние энергии, т.е. минимальный рост энтропии.

      Необходимо  отметить, что принцип минимума рассеяния  энергии, который приведен выше, не служит в качестве универсального естественнонаучного закона. Илья Пригожин, в частности, обозначил тип систем, которые не подчиняются этому принципу. Хотя с другой стороны, использование понятия «принцип», а не «закон», позволяет уточнять формулировки.

      Моменты качественного изменения исходной системы называются бифуркациями состояния и описываются соответствующими разделами математики – теория катастроф, нелинейные дифференциальные уравнения и т.д. Круг систем, подверженных такого рода явлениям, оказался настолько широк, что позволил говорить о катастрофах и бифуркациях, как об универсальных свойствах материи.

      Таким образом, движение материи вообще можно  рассматривать, как смена этапов приспособленного развития и этапов катастрофного поведения. Приспособленное развитие намекает на изменение структуры и параметров системы при том, что порядок ее организации сохранится неизменным. Система может приспособиться к новым ограничениям, накладываемым средой, только при изменении внешних условий параметрического приспособления.

      Катастрофные  этапы – это изменение самой  структуры исходной системы, ее перерождение, возникновение нового качества. При этом оказывается, что новая структура позволяет системе перейти на новую термодинамическую траекторию развития, которая отличается меньшей скоростью производства энтропии, или меньшими темпами диссипации энергии.

      Новое качество возникает, как уже отмечалось, при усилении случайных малых движений элементов – флуктуаций. Это объясняет то, что состояние системы может быть не одно, а множество вариаций структурного изменения и будущего развития объекта в момент бифуркации. Таким образом, сама природа удерживает наши порывы точно спрогнозировать развитие, но также оставляет нам возможность важных заключений.

      6. Самоорганизация  в синергетике

      Эволюция, саморазвитие и самоорганизация  в какой то мере очень схожи с понятием синергетика. Они позволяют указать их, как результат синергетического процесса. Самоорганизация сейчас очень крепко закрепилась рядом с понятием синергетика. Но и это имеет двоякое значение. Во-первых эффект самоорганизации очень существенен, но это не мешает ему быть одним из компонентов синергетики, но с другой стороны, выделенные смысл этот компонент придает общему понятию синергетики, и обычно представляет больший интерес.

      Самоорганизационный процесс не стоит на месте: в нем  постоянно происходят изменения, такие как разрушение старых и возникновение новых структур, появляются новые формы организации материи, которые обладают совершенно уникальными свойствами. Но это не те же самые качественные образования, которые могут отличаться только своей геометрической формой и размером или другими физическими свойствами. В нашей огромной вселенной непрерываясь появляются уникальные образования, непереставая возникают новые бифуркации (перестройки), и благодаря ним рождаются уникальные структуры, аналогов которых мы не найдем. Они обладают совершенно другими, новыми свойствами.

      Процессы, которые объединяют элементы, протекают  без остановки. Также они идут на всех подуровнях организации материального мира, как в живой и неживой природе, так и в обществе. Этот процесс можно считать универсальным, так как все этажи мироздания пронизаны тенденцией кооперативности. И именно поэтому гипотеза, которая говорит нам, что процесс, связанный с возникновением новых форм организации материи, определяется такими же фундаментальными законами, как законы сохранения, имеет право на существование. Такие механизмы, определяющиеся этими законами, принято называть «механизмы сборки».

      После действия этих механизмов рождаются новые образования, которым присущи новые свойства. Во многих ситуациях эти свойства можно спрогнозировать, упираясь в свойства элементов этих систем. Но это случается не всегда.

      Самый простой пример этому – вода. Ёе плотность очень аномально зависит от температуры, это свойство мы не можем получить из исследования свойств атомов кислорода и водорода, которые нам достаточно знакомы. Такие примеры можно перечислять бесконечно, особенно если переходить на область живого вещества и общественных отношений. Явления нашей жизни нельзя свести к физико-химическому взаимодействию элементов, которые составляют элементы живого организма. Примером этого может случить и то, что свойства нашего разума мы никак не сможем познать через нейроны, составляющие наш мозг. Поведение толпы необъяснимо свойствами людей, которые в нее входят.

      7.  Критика  синергетики  и синергетиков

      Однако  надо отметить, что появление синергетики  не было принято в научном обществе однозначно. Хакен и его последователи не раз обвинялись в честолюбивых замыслах и в том, что они пытаются ввести в заблуждение легковерных. Также обсуждается то, что синергетика не обладает совершенно никакой новизной, кроме своего названия, она не открыла ничего нового.

      Но  по поводу названия этой науки есть контраргумент. Если бы новым было лишь названии, рождение синергетики было бы оправдано. Название нового междисциплинарного направления, которое предложил Хокен, было очень выразительным и тем самым на него обращали внимания многие ученые, и это было куда интереснее, чем «правильное» и понятное лишь маленькому кругу лиц название. Вспоминается аналогичное обвинение французского математика Рене Тома. Его теория катастроф, которая внесла в синергетическое направление много нового, также осуждалась. Название, которое он предложил, пуристы сочли слишком кричащим и рекламным. Однако оказалось, что именно его нематематики приняли с большим энтузиазмом, чем «теория особенностей дифференцируемых отображений» - название, которое было еще до Тома. Уже нет никаких сомнений, что синергетический подход очень полезен, и не стоит настаивать на то, чтобы название «синергетика» использовалось всеми, чьи достижения, текущие результаты или методы сторонники синергетики склонны считать синергетическими. Множество различных режимов, которые порождаются не только сложными системами, явления самоорганизации дают обширную площадь для всех тех, кто желает этим заняться. У каждого есть возможность найти свое место и спокойно работать, как и когда захочет, по мере своих сил, желания и возможностей.

      8. Синергетическая  концепция самоорганизации

      1) Открытые системы, которые находятся в состоянии неравновесия и которые характеризуются потоковым обменом, включающим в себя вещество и энергию между подсистемами и между самой системой и ее окружением, являются объектами исследования.

      Определенная  система погружена в среду, являющуюся также ее основой.

      2) Среда — это сумма находящихся в динамике объектов, которые составляют ее (среду). Взаимосвязь объектов, которые мы исследуем в среде, определяются как близкодействие – взаимосвязь с контактом. Среда объектов может осуществляться в разных средах, например биологической, физической или любой другой более низкого уровня, которая характеризуется как сплошная, газоподобная или однородная.

      3) Процессы самоорганизации и организации отличаются друг от друга, но общим признаком для них является то, что порядок возрастает из-за действия процессов, которые противоположны тем, что установили термодинамическое равновесие элементов этой среды, которые независимо взаимодействуют. Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур.

      4) Возникновение и взаимодействие есть результат самоорганизации. Составляющие системы, как и она сама, являются динамическими образованиями.

      5) Ориентированность процессов самоорганизации вызваны внутренними свойствами объектов в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которую «погружена» система.

      6) Элементы системы и сама система в целом ведут себя очень спонтанно. Акты их поведения нельзя назвать детерминированными.

      7) В среде происходят разные процессы, в том числе и процессы самоорганизации, которые зачастую являются противоположными. В определенные периоды существования системы они могут и преобладать (прогресс) над другими, так и уступать им (регресс). Система же в этом случае может либо устойчиво держаться или же колеблиться. В последнем случае это может быть как эволюция, так и деградация и распад.

      Структуры, которые возникли в процессе организации, т.е. ранее самоорганизации могут иметь в своей основе процесс преобразования и распада.

      Определение, которое было приведено выше, является конечно же несовершенным, но это неоспоримо очень важный шаг к конкретизации содержания синергетики и разработки критериев, которые помогут создать моделирующую самоорганизующуюся среду.