|
|
|
|
|
|
||
Мы живем в мире неустойчивости и необратимости, в мире эволюции и катастроф, где развитие и разрушение идут рядом бок о бок, и одно невозможно без другого. В европейской науке основные результаты были получены для закрытых устойчивых систем*, находящихся в условиях, близких к равновесию. Такие системы однозначно реагируют на сильные возмущения, возвращаясь к состоянию равновесия. На этих основах и построена классическая европейская наука, начало которой можно условно отнести ко временам Галилея, т. е. к XVII веку. Сильный толчок в развитие естествознания привнесли работы Ньютона, небесная механика Лапласа, работы в области термодинамики и электромагнетизма в XIX веке, эволюционная теория Дарвина в биологии. Становление и развитие математического аппарата было приспособлено для обслуживания процессов, эволюция которых происходит достаточно спокойно. Однако позже выяснилось, что при удалении таких систем от состояния равновесия, при обмене их с окружающей средой энергией, веществом и информацией (открытые системы) положение кардинально меняется мы переходим в мир, где господствует неустойчивость, малейшие флуктуации не гасятся, а наоборот начинают расти, образуя качественно новые структуры, в результате чего возможна перестройка даже всей системы и ее поведения целиком, т. е. сценарии эволюции становятся неоднозначными. В таких системах возможны эффекты согласования, когда, к примеру, частицы как бы устанавливают связь друг с другом на расстояниях, значительно превышающих, например, действие межмолекулярных взаимодействий.
Такое кооперативное согласованное поведение можно встретить в системах, образованных из самых, казалось бы разных элементов - молекул, клеток, нейронов, социальных групп и т. д. Это поразительное явление приводит к образованию высокоупорядоченных структур из зародышей, находящихся в хаотическом состоянии.
Исследование таких систем проводится в сравнительно молодой науке, получившей название синергетика. Этот термин произошел от греческого слова "синергетикос", что в вольном переводе значит "совместный", "согласованно действующий", "совместное кооперативное действие", или, по-русски "соработничество". Синергетика новое научное направление, оформившееся примерно 20 лет назад. Это направление носит интегрирующий характер, объединяя общими законами разные области наук: физику, химию, биологию, психологию, социальные науки, астрономию, философию и т. д.
Синергетику можно охарактеризовать по-разному, а именно:
Остановимся на некоторых весьма впечатляющих выводах и утверждениях этой молодой науки.
В большинстве существующих в настоящее время наук все явления окружающего нас косного (неживого) и живого мира принято разделять на детерминированные* и случайные. Такое разделение можно встретить в таких классических науках, как механика или, например, физика; оттуда оно перекочевало и в так называемые современные науки кибернетику, информатику, радиотехнику и т. п. В подавляющем большинстве учебников раздел между детерминированными и хаотическими явлениями принципиально всячески подчеркивается.
На первый взгляд это представляется очевидным и само собой разумеющимся, тем более, что при этом выдвигается следующее, казалось бы бесспорное обоснование: стохастический* характер процессов в различных системах объясняется огромным числом элементов системы и их многочисленными степенями свободы. Многомерность, получается, вроде и есть суть сложного. Однако оказывается, что поведение даже одной единственной частицы, описываемое законами Ньютона может оказаться непредсказуемым. Недавно было показано, что весьма простые детерминированные системы низкой размерности (n=3) принципиально могут иметь существенно случайные стохастические движения без какого-либо внешнего воздействия. Это открытие явилось сенсацией в научном мире и существенным образом меняет картину мира и взгляд на эволюцию в природе. Это открытие позволяет объяснить и выявить новые неожиданные явления в окружающем нас мире, а также создать технические системы и устройства с необычными по современным меркам свойствами.
С другой стороны, существует и противоположные процессы в системах многомерных и уж явно стохастических. Приведем примеры некоторых таких синергетических систем из различных областей знания.
В гидродинамике это явление турбулентности; в физике когерентные колебания в лазерах, образование упорядоченных состояний в плазме и т. д. В технике явление флаттера в авиации, резкие деформации оболочек; когерентные электромагнитные колебания в радиотехнике; в химии это образование макроскопических колебательных структур; в биологии образование высокоупорядоченных структур при морфогенезе, динамика популяций и т. д. Все эти системы состоят из огромного числа элементов и подсистем, и в них самопроизвольно возникают упорядоченные структуры.
В синергетических системах могут возникать как упорядоченные, так и хаотические процессы. Самоорганизации столь различных систем может быть изучена с единых математических позиций. На наших глазах за короткое время синергетика превращается во всеобщую теорию развития, имеющую весьма широкие мировоззренческие последствия. В частности, синергетика впервые сформулировала универсальные законы эволюции, справедливые и для физического (косного, мертвого) мира, и для биологического (живого) и для социума. В общем, иными словами, синергетика - это наука об эволюции и самоорганизации Природы в целом.
Коротко рассмотрим взгляд на этот процесс в XIX и первых трех четвертях XX века.
Косный мир эволюционировал согласно второму началу термодинамики, т. е. его развитие сопровождалось ростом энтропии, что приводило к выравниванию всех градиентов в Природе: выравнивались разности температур, давлений, энергий и т. д., и косный мир необратимо смещался к состоянию равновесия, к серому, однородному хаосу. Это положение получило название "тепловая смерть Вселенной".
Однако при анализе развития живого мира опыт показывает прямо противоположное, а именно: энтропия может понижаться, порядок - расти; свидетельство тому разнообразие форм и непрерывное обогащение живого мира.
Большая неясность присутствует и во взглядах на эволюцию социума: их диапазон простирается от ожиданий фатальной гибели социума (сами себя уничтожим, или Матушка-Природа об этом позалотится) и до его сверхсовершенства и слияния с Божественной Сущностью. С позиций синергнтики естественно предположить, что в единой Природе должны соблюдаться единые законы эволюции. Синергетика пытается сформулировать эти законы в форме законов универсального эволюционизма: общий эволюционный процесс как процесс самоорганизации, несмотря на его стихийность, обладает определенной направленностью, т.е. идет рост разнообразия форм и сложности структур. Как Вы сможете убедится дальше, это утверждение справедливо для развития и косного мира, и живого, и общества.
Синергетика затрагивает также проблемы познания мира Человеком, при этом последний рассматривается как одна из частей единой системы, и для него действительны всеобщие законы эволюции. Человек, таким образом, изучает мир не извне, а изнутри, т. е. его представления о мире являются представлениями части о структуре целого. Именно отсюда возникают сложности в формировании личностного и общественного сознания.
Как Вы уже возможно заметили, выше по тексту наиболее часто встречается термин "система", в который обычно разные читатели вкладывают разный смысл. Для того, чтобы облегчить дальнейшее понимание данного курса уместно привести определение системы, данное выдающимся русским физиологом П. К. Анохиным: "Системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимное действие и взаимоотношения принимают характер взаимоСОдействия компонентов на получение фиксированного полезного результата". Здесь следует подчеркнуть два фундаментальных свойства эффективных систем любой природы это обмен с окружающей средой энергией, веществом и информацией (т.е. это открытые системы) и взаимоСОдействие, т. е. когерентность поведения между компонентами.
Несмотря на то, что к настоящему времени в синергетике существует множество нерешенных проблем, и она находится в стадии интенсивного развития, ее основное положение - единство мира требует и единства науки, различные ветви естествознания и гуманитарная сфера должны объединиться - все больше подтверждается. В современном естествознании происходят интенсивные процессы гуманизации, т.е. многие специалисты-естественники занимаются обществоведением, а в гуманитарных науках общепринятой становится логика естественных наук. Данный процесс возможно приведет к появлению новой парадигмы*.
Синергетика позволяет увидеть, как тесно связаны многие отрасли познания, как велик и един круг науки. Она дает возможность понять, что каждый ученый соприкасается с целым рядом взаимопроникающих научных областей, и, если не всегда доступно познать их, то по крайней мере реально и необходимо понять их задачи. Поэтому методы синергетики можно рассматривать как своего рода синтез наук.
Есть основания полагать, что в XXI веке возникнет некая метанаука, объединяющая гуманитарные и естественнонаучные знания, наука о сохранении цивилизации людей на Планете, наука о развитии Человека и сохранении всего живого. Возможно синергетика будет одним из камней, положенных в фундамент этой науки.
Учитывая обобщенный характер синергетики, как теории самоорганизации систем любой природы, ее можно рекомендовать к непременному изучению всем студентами и аспирантами любого высшего учебного заведения, более того, знание или хотя бы знакомство с ней важно для каждого культурного современного человека.
К настоящему времени, несмотря на то, что по вопросам синергетики имеется обширная литература, состоящая из монографий, научных статей, а также отдельных популярных брошюр и книг; материал, изложенный в них, плохо пригоден для учебного курса. Это вызвало потребность в создании на их основе, а также на основе практического опыта чтения курса "Синергетика" данного электронный учебника.
Желаем Вам Успеха!