СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОНЯТИЕ СИНЕРГИИ И СИНЕРГЕТИКА

2 НАУКА И СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Удачное слово "синергетика", родившееся с легкой руки Германа Хакена, в 70-х годах быстро завоевало популярность. Сначала в него вкладывали простой и ясный смысл. Синергетика – это теория самоорганизации в системах различной природы. Она имеет дело с явлениями и процессами, в результате которых у системы – у целого – могут появиться свойства, которыми не обладает ни одна из частей. [1]

Синергетика предлагает новую, более простую, но более точную модель мира. Например, с одной стороны задачи и подходы "синергетической экономики" или "рефлексивной теории управления" кажутся странными и парадоксальными, с точки зрения традиционных подходов, но с другой стороны именно эти синергетические подходы гораздо ближе к описанию многих явлений в новой реальности – глобальных финансовых кризисов, роста "новой экономики" (knowledge- based economy, как ее называют наши англоязычные коллеги). [1]

Основоположником науки синергетики считают Германа Хакена.

Весомый вклад в развитие науки внесли Илья Пригожин, Ричард Фуллер.

Изучением синергетики в России занимаются такие ученые, как: Н.Н. Моисеев, В.И. Арнольд, А.А. Самарский, С.П. Курдюмов, М.В. Волькенштейн, Д.С. Чернавский и др. [2]

Среди украинских работ можно выделить труд "Самоорганізація і культура" украинского ученого А. Свидзинского. [3]

1 ПОНЯТИЕ СИНЕРГИИ И СИНЕРГЕТИКА

Сразу дадим определение понятиям синергии и синергетики:

• Синергия (от греч. συνεργία: syn - вместе и ergos - действующий, действие) — это взаимодействие двух или более факторов, характеризующееся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы. [4]
• Синергетика — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). [4]

Известный подвижник синергетики в отечественной науке С.Курдюмов писал: «Из синергетики рождается новая философия: философия осознает, что изучать нужно нелинейный мир…». [5] Академик В.Степин, конкретизируя эту мысль, подчеркивает, что «синергетика сегодня стоит не только перед проблемой создания своей дисциплинарной онтологии, которая выражается в соответствующих онтологических принципах, но и перед проблемой включения этих принципов в научную картину мира. Она претендует на то, чтобы стать ядром общенаучной картины мира». [6]

Системы, существующие в природе, поразительно отличаются от тех, что созданы человеком. Для первых характерны устойчивость относительно внешних воздействий, самообновляемость, возможность к самоусложнению, росту, развитию, согласованность всех составных частей. Для вторых – резкое ухудшение функционирования даже при сравнительно небольшом изменении внешних воздействий или ошибках в управлении. Сам собой напрашивается вывод: нужно позаимствовать опыт построения организации, накопленный природой, и использовать его в нашей деятельности. Отсюда вытекает одна из задач синергетики – выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. В отличие от кибернетики здесь акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, а на принципах построения организации, ее возникновении, развитии и самоусложнении.[7]

Появление науки синергетики во многом обусловлено появлением ЭВМ и проведение "вычислительного эксперимента". Ньютон, Лаплас, классики эпохи Просвещения верили, что существуют некоторые фундаментальные, универсальные познаваемые законы, и сколько бы сложными не были уравнения, следующие из этих законов, решив их можно сколь угодно далеко заглянуть как в прошлое, так и в будущее. Однако оказалось, что ни быстродействие вычислительных машин, ни рост объема расчетов не являются панацеей в рамках законов классической механики - нужны новые понятия, подходы, обобщения, которые отражают важнейшие общие черты исследуемых явлений и помогают построить их адекватные математические модели.

Можно привести такой пример. Зададим общий вопрос – почему нам что-то удается описывать и предсказывать? В самом деле, человек "с технической точки зрения" сильно проигрывает ЭВМ. Скорость срабатывания нервных клеток – нейронов – у него в миллион раз меньше, чем у триггеров в персональном компьютере. Информация передается в нервной системе тоже в миллион раз медленнее, чем в вычислительной машине, поскольку связана и с электрическими, и с химическими процессами. Да и "выходные параметры" у человека достаточно скромные. По данным психологов, он может следить не более, чем за семью непрерывно меняющимися во времени величинами, эффективно работать не более, чем с 5-7 людьми. Вместе с тем многие задачи человек решает гораздо лучше компьютеров. [8]

Взгляды, вырабатываемые современной наукой при решении многих задач, иногда оказываются созвучными размышлениям ученых и философов, живших много веков назад, в частности близкими к мыслям и воззрениям, характерным для философских течений Древнего Востока. Зачастую совпадает не только общий подход, но и конкретные детали. Возникает вопрос: почему синергетика, опирающаяся на достижения современной науки, на диалектико-материалистическое мировоззрение, приходит к выводам, сделанным тысячелетия назад?

Первая причина – общность предмета анализа. Изучаются сложные самоорганизующиеся системы, причем акцент делается на внутренние свойства как на источник саморазвития.

Вторая причина – новое отношение к проблеме целого и части. Для философских школ Древней Греции характерно предположение, что часть всегда проще целого, что, изучив каждую из частей, можно понять свойства целого. И естествознание – вплоть до последних десятилетий – этот подход вполне устраивал. Однако сначала общественные науки, а потом и точные пришли к выводу о необходимости целостного, системного анализа многих объектов.

Синергетика, как правило, имеет дело с процессами, где целое обладает свойствами, которых нет ни у одной из частей. Целое в таких системах отражает свойства частей, но и части отражают свойства целого. Здесь нельзя утверждать, что целое сложнее части, оно совсем другое.

Третье. Имея дело со сложными, жизненно важными для нас объектами (например, экологическими системами), приходится действовать предельно осторожно. Успех здесь возможен только в том случае, если мы знаем внутренние свойства системы. Отсюда стратегия – действие, сообразуемое с законами природы, разумная соразмерность с естественным ритмом, с постоянно меняющимися условиями.[7]

Синергетика отличается от точных наук в двух отношениях. Во- первых, в ней нет простых и ясных рецептов, что и как надо cчитать. Она, скорее, помогает задавать вопросы, искать системы, которые могут обладать необычными свойствами, выделять общие черты в конкретной задаче. Разумеется, в ней есть и концепции, и понятия, и модели, и аппарат. Но применимы ли они к той проблеме, с которой пришел в синергетику исследователь или которую он собирается поставить, обычно совершенно не ясно. В точных науках дело обстоит не так – если есть задача в задачнике, то точно все должно быть применимо. И дело только в изобретательности и настойчивости применяющего. Во-вторых, междисциплинарность подразумевает два этапа. На первом специалист из какой-то области обращается к идеям и представлениям синергетики. Применяет их к своей проблеме. Это удается очень многим. На втором этапе он возвращается с полученным результатом в свою область и убеждается сам в нетривиальности последнего и демонстрирует ее коллегам. Со вторым этапом справляется гораздо меньшее количество ученых.

"Искусству задавать вопросы" научить намного труднее, чем "искусству получать ответы". Первое в гораздо большей степени зависит от научного и общекультурного контекста, с которым работает ученый. Как говорят филологи и специалисты по машинному переводу, текст обычно содержит лишь 10% информации, 90% определяется контекстом, который мы привносим, воспринимая сообщение. По-видимому, этот синергетический эффект относится и к научному творчеству. С другой стороны, междисциплинарные подходы очень обогащают тот контекст, в котором работает ученый.

Вероятно, поэтому отечественной научной культуре обобщающие идеи синергетики оказались очень близки. Для многих классиков русской и советской науки было характерно стремление увидеть общее в различных дисциплинах и на этой основе получить оригинальные результаты в каждой их них. При этом организация дальнейших исследований, усилия по изменению отношения общества к научным результатам, выращивание учеников, непосредственное участие в государственных делах ценились научным сообществом весьма высоко. [8]

Энтузиасты синергетики не видят ни пределов, ни ограничений. Но пределы есть. Во-первых, принципиальные, объективные, независимые от человека. В теории динамического хаоса – важной области нелинейной науки – было убедительно показано, что даже для довольно простых детерминированных систем существует горизонт прогноза. Но главным барьером, вставшим на пути многих вдохновляющих проектов, связанных с компьютерным моделированием, стало чисто человеческое ограничение. Это ограничение условно можно назвать "барьером понимания". Оказалось, что наши возможности вычислять, моделировать, управлять, имитировать то, что мы не понимаем, весьма ограничены. Многие надежды, которые сегодня возлагаются на синергетику, связаны прежде всего с теми задачами, которые лежат вблизи "барьера понимания", с новым взглядом на них. [8]

К настоящему времени, следует признать, синергетика уже утвердила себя в качестве особой научной дисциплины с самодостаточными областью исследований и методологией. Выявив черты общей закономерности в сложных системах из самых разных сфер бытия, она стоит теперь перед необходимостью глубокого мировоззренческого осмысления и упорядочения накопленного разнообразного знания. [9]

2 НАУКА И СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Поскольку синергетический подход используется во многих точных науках, это обязывает науку синергетику иметь математический аппарат для описания специфических понятий и взаимодействия внутри системы.

В синергетике широко используют уравнения в частных производных. Эти уравнения – инструмент исследования процессов, в которых изучаемые величины изменяются не только во времени, но и в пространстве. Разрабатываться он начал два века назад в связи с задачами гидродинамики и механики сплошных сред. Наиболее простыми и детально изученными являются линейные уравнения в частных производных. [7]

Множество взаимодействующих частиц приобретает способность к самоорганизации в том случае, если это множество образует так называемую открытую систему, способную обмениваться энергией, массой и информацией с окружающей средой. Если система, обладающая названными свойствами, способна эволюционировать, то ее называют диссипативной системой. Иногда такую систему называют нелинейной. Термин «нелинейность» систем заимствован из математики. Он означает определенный вид математических уравнений, которые используются в математических моделях открытых систем, находящихся вдали от равновесия. Такие уравнения содержат неизвестные величины в степенях, больших, чем единица, или коэффициенты, зависящие от свойств среды. Нелинейные уравнения могут иметь несколько качественно различных решений. Этому множеству решений соответствует множество путей эволюции системы, моделируемой нелинейными уравнениями. [10]

Синергетика находит применение в самых различных отраслях наук, в том числе в: [2]

• неравновесной термодинамике;
• нелинейной динамике;
• теории хаоса;
• кибернетике;
• эволюционной химии.

Классическая термодинамика рассматривала равновесные процессы в системах, где, как правило, нет обмена массой, энергией и т.д. с окружающей средой (системы, в которых этот обмен возможен, называют открытыми). В таких системах, как известно из статистической физики, свойства большой совокупности (ансамбля) частиц могут быть предсказаны, если известны свойства отдельной частицы. Это и позволяет рассматривать не микроскопические величины (координаты и скорости отдельных частиц), а макроскопические (концентрации, плотности, температуры).

Большие успехи термодинамики, ее глубокая связь со статистической физикой, исследованная в конце XIX в., привели к мысли, что эти методы можно применить и для изучения более широкого класса систем.

В тридцатые годы были заложены основы линейной неравновесной термодинамики, которая «охватывает все случаи, когда потоки (или скорости необратимых процессов) являются линейными функциями «термодинамических сил» (градиентов температуры или концентраций). Такой подход оказался очень плодотворным.

Однако позже выяснилось, что некоторые процессы в эту схему не укладываются. Ученые брюссельской научной школы под руководством бельгийского ученого И. Пригожина для их объяснения предложили содержательные нелинейные модели, в которых используются величины, характерные для термодинамики (концентрации, температуры и т.д.). Работы И. Пригожина по теории необратимых процессов в открытых неравновесных системах были удостоены Нобелевской премии по химии 1977 г.

Модель брюсселятора является одной из самых известных математических моделей синергетики. (Название связано с тем, что она была предложена в брюссельской научной школе.) Эта модель описывает распределение по пространству и изменение со временем реагентов сравнительно узкого класса химических реакций, однако при ее исследовании были выяснены свойства диссипативных структур во многих нелинейных системах. [7]

В различных областях науки формирование упорядоченности является либо целью деятельности, либо ее важным этапом. Приведем два примера. Первый – задачи, связанные с управляемым термоядерным синтезом. В большинстве проектов самый важный момент – создание необходимой пространственной или пространственно-временной упорядоченности.

Другой пример – формирование научных коллективов, где активная творческая работа большинства сотрудников должна сочетаться с возможностью совместно решать крупные задачи. Такой коллектив должен быть устойчив и быстро реагировать на все новое. Какова оптимальная организация, позволяющая добиваться этого?

Вопрос об оптимальной упорядоченности и организации особенно остро стоит при исследованиях глобальных проблем – энергетических, экологических, многих других, требующих привлечения огромных ресурсов. Здесь нет возможности искать ответ методом проб и ошибок, а «навязать» системе необходимое поведение очень трудно. Гораздо разумнее действовать, опираясь на знание внутренних свойств системы, законов ее развития. В такой ситуации значение законов самоорганизации, формирования упорядоченности в физических, биологических и других системах трудно переоценить.[7]

Во многих философских трудах анализируется и подчеркивается совпадение выводов, которые делают культурология и синергетика. Это неудивительно, потому что общество является эволюционирующей системой, культура является квинтэссенцией общества, а поэтому законы синергетики применимы к анализу общественного развития. Но возникает вопрос, а надо ли прибегать к синергетике на столь ранней стадии ее развития, когда она еще не может построить всеобъемлющих математических моделей общественного развития, не ограничиться ли пока одной культурологией? Синергетика вскрыла основные закономерности эволюции общества, показала, что естественным путем общественного развития является эволюция. Этот вывод не результат политических пристрастий, а итог объективного научного анализа открытых нелинейных систем. Социальные революции синергетиками справедливо истолковываются как бифуркации, являющиеся составными звеньями эволюции, однако следует понять, почему некоторые бифуркации выделяются столь сильно, что их принято называть революциями. По-видимому, дело в том, что на общественное развитие и состояние психики людей оказывает особо сильное влияние обмен информацией с внешней средой. Обмен с внешней средой массой и энергией имеет большое значение для физиологического состояния человеческого организма. В естественных науках, наоборот, изучены процессы, где решающее значение имеют обмены массой и энергией, поэтому влияние обмена информацией изучено недостаточно полно для понимания всех особенностей функционирования социальных систем. В частности, по этой причине перенос закономерностей синергетики с материального мира на социум требует большой осмотрительности. [10]

Многие фундаментальные научные проблемы и высокие технологии связаны с явлениями, лежащими на границах разных уровней организации. Можно сказать, что во многих областях науки уже "прошли" то, что происходит на одном уровне, но не научились исследовать и описывать происходящее между ними. Классический пример — локализация Андерсена. Если электрон распространяется в периодическом по пространству потенциале имея достаточно большую энергию, то он ведет себя как волна. Роль частоты играет квазиэнергия, роль волнового числа — квазиимпульс. Однако, если потенциал меняется хаотическим образом, то электрон оказывается пространственно локализован. Хаотичность на одном уровне ведет к упорядоченности на другом. Недавний пример — экспериментальное открытие высокотемпературной сверхпроводимости при анализе материалов, для которых не существовало удовлетворительных теоретических представлений.

Этот сюжет является одним из главных в синергетике. Вспомним обычный ход "нелинейной мысли". Диффузия выступает как хаос на микроуровне. Однако в системах реакция-диффузия этот процесс является принципиальным в формировании упорядоченности. [11]

Любимый образ нелинейной динамики — фрактальные структуры, у которых с изменением масштаба описание строится по одному и тому же правилу, возможно с небольшими вариациями. Однако реальность устроена иначе. В физике при переходе с уровня на уровень (от атомных процессов к ядерным, от ядерных к элементарным частицам) меняются закономерности, модели, способы описания. То же самое мы видим и в биологии (уровень популяции, организма, ткани, клетки и т.д.). Открытым остается принципиальный вопрос, в какой мере нелинейной науке удастся помочь в описании этой структурной неоднородности и разных "межуровневых" явлений, для которых большинство научных дисциплин не имеет надежных рецептов. От ответа на него зависит будущее синергетики. [11]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Доказав неспособность законов классической термодинамики и линейной термодинамики описать все происходящие процессы, была выдвинута концепция нелинейной термодинамики, призванная пояснить явления, лежащие за гранью существующих законов. Эта теория нашла применение не только в термодинамике, но и в других областях науки, и выделилась в отдельную науку – науку о самоорганизации сложной системы.

Как и кибернетика, синергетика основывается на наблюдениях естественных природных систем, отличие же состоит в задачах: если кибернетика изучает процессы обмена и управления информацией, то синергетика уделяет основное внимание законам организации и развития таких систем.

Синергетика уже сейчас признана как самостоятельная научная дисциплина, обладающая отдельной областью исследований и методологией. Обобщение – мощный инструмент синергетики: она помогла выделить общие черты сложных систем из самых разнообразных областей науки: от термодинамики и кибернетики до социологии и культурологии. Именно поэтому синергетика является междисциплинарной парадигмой познания.

Несмотря на то, что уже проделана довольно большая исследовательская работа в этом направлении, структура сложных систем изучена недостаточно глубоко, развитие науки синергетики будет зависеть от возможности ответа на этот вопрос.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Что такое синергетика [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.isra-trainings.com/articles/holo/synergy.html, свободный. – Название с экрана.
2. Синергетика [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Синергетика, свободный. – Название с экрана.
3. Синергетика [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://uk.wikipedia.org/wiki/Синергетика, свободный. – Название с экрана.
4. Данилов Ю. А., Кадомцев Б. Б. Что такое синергетика? // Нелинейные волны. Самоорганизация — М., Наука, 1983.
5. Курдюмов С.П. Новые тенденции в научном мировоззрении [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://spkurdyumov.narod.ru/KurdyumovSergPavlovich.htm, свободный. – Название с экрана.
6. Степин В.С. О философских основаниях синергетики [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://spkurdyumov.narod.ru/StepinVSem.htm, свободный. – Название с экрана.
7. С. Курдюмов, Г. Малинецкий Синергетика – теория самоорганизации [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://n-t.ru/tp/in/sts.htm, свободный. – Название с экрана.
8. Г.Г.Малинецкий , С.П.Курдюмов Синергетика и системный синтез [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.keldysh.ru/book/sinpr.html, свободный. – Название с экрана.
9. Синергетика - двигатель модернизации детерминизма [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.synergetic.ru/science/sinergetika-dvigatel-modernizacii-determinizma.html, свободный. – Название с экрана.
10. Асланов Л.А. Культура и власть. Философские заметки. Кн. 1. — М.: Изд-во ИТРК, 2001. — 496.
11. Малинецкий Г.Г. Синергетика. Король умер, да здравствует король [Електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.keldysh.ru/departments/dpt_17/koru.html, свободный. – Название с экрана.