Курсовая работа: синергетика и самоорганизация –
Человечество вступило в этап своего развития, который называют информационным обществом. В этих условиях появление новых парадигм познания вполне закономерно и наиболее интегральным в них становится синергетика.
Синергетика – новое направление в познании человеком природы, общества и самого себя, смысла своего существования. Новое качество в познании достигается за счет использования нелинейного мышления и синтеза достижений различных наук при конструировании образа мироздания.
Синергийный подход предполагает нелинейное развитие по бифуркационному сценарию, когда новое качество человека и общества не представляет собой результат закономерного поступательного развития, а является следствием выбора одного из возможных вариантов развития под влиянием коллективных и индивидуальных взаимодействий, которые могут изменить направление не только общественных преобразований, но и саму сущность человека.
Во второй половине XX века исследование сложных, самоорганизующихся систем вошло в круг важнейших задач развития научного знания. К числу таких систем стали относить социальные, информационные и биологические, физические и химические среды, психику человека, головной мозг и многие другое наступило осознание, что трансформация физических представлений по своему значению вышла за пределы физических наук, перешла на уровень космологических проблем, что исследование самоорганизации находится на границе естествознания и философии и необходимо создание определенной картины мира. В развитии естествознания и философии этот период оценен как эпоха, когда миновала возможность безапелляционных утверждений и взаимоисключающих позиций. Таким образом, методологическое и мировоззренческое осмысление самоорганизации стало, пожалуй, символом перехода в XXI век. Этим и мотивируется наше стремление разобраться в истории вопроса, содержании терминов и основных понятий синергетики.
1. Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований и новое миропонимание
1.1 Основные этапы развития синергетики. Термины и понятия. Категориальный аппарат
Термин “синергетика” происходит от греческого “синергос” – совместно действующий. В данном случае имеются в виду совместные усилия ученых многих областей знания по поиску новых парадигм познания явлений природы, общества и созданию научной картины мира, отвечающей современным требованиям. На стыках наук, на путях их интеграции в рамках нелинейного мышления появляется возможность действительно по-новому взглянуть на результаты исследований в астрономии и космологии, физике и химии, математике, биологии, других естественных науках, науках о человеке и обществе. При этом происходит не только интеграция научных достижений, связанных с использованием различных теоретико-методологических направлений современности, но и обращение к наиболее продуктивным идеям всех времен и народов, в частности, к идеям древности, как на Востоке, так и на Западе.
У мыслителей Востока (особенно Китая и Индии) синергетика заимствует и развивает далее философские концепции целостности мироздания (все во всем) и идею общего закона, единого пути, которому следуют и мир в целом, и человек в нем. От Запада же она наследует традиции анализа с использованием математического аппарата, опору на эксперимент. Среди философских течений нового времени на становление синергетики оказали влияние не только диалектический материализм, но и некоторые идеи позитивизма, онтологизма, редукционизма. На такой концептуальной основе синергетика ведет диалог с прошлым, настоящим и будущим. В итоге формируется принципиально новая теория и методология познания, которая, опираясь на последние достижения математического моделирования с помощью современной вычислительной техники, стала конкурентом философии.
Синергетика – это не только своеобразный синтез многих научных методов исследования, методологических систем, теоретических построений, но и перевод их в новые измерения постнеклассичесной науки, что отражается в формировании соответствующего категориального аппарата. В результате мы получаем новые измерения природной и социальной действительности, новые методы ее описания, анализа, типологизации, интерпретации явлений и процессов, их осмысления.
У синергетики складывается и собственный предмет исследования. Она изучает закономерности и механизмы самоорганизации (перехода от хаоса к порядку) в открытых нелинейных системах сложной конфигурации, каковыми, безусловно, являются и природа в целом, и человеческое общество, и многие системы искусственного происхождения. Будучи тесно связанной с кибернетикой, математическим моделированием и системным подходом к изучению реальности, синергетика расширяет наши представления о самодвижении и развитии материи, взаимосвязи материального и духовного, позволяет по-иному взглянуть на эволюционные процессы в природе, на процессы возникновения жизни и человека, на перспективы человеческой цивилизации в космологических пространственно-временных масштабах.
Специфика предмета синергетики состоит в том, что она изучает процессы самоорганизации в открытых системах под углом зрения нелинейного мышления. Объектом же исследования являются сложноорганизованные неравновесные системы, находящиеся на различных стадиях перехода от хаоса к порядку и обратно. Эвристические возможности синергетики находят применение практически во всех областях знания.
Синергетика не является уже сложившейся наукой. К новому направлению междисциплинарных исследований присоединяются представители самих разнообразных областей знания, которые, естественно, идут к осмыслению идей синергетики с позиций своей исходной специализации, будь то физика или математика, биология или химия, философия или социология, экономика или кибернетика.
К настоящему времени на Западе сложились и активно функционируют две главные школы исследований в области синергетики. Во-первых, это брюссельская школа лауреата Нобелевской премии по химии за 1977 год Ильи Романовича Пригожина (из числа потомков русских эмигрантов, покинувшие России после революционных событий 1917 года). Во-вторых, школа немецкого ученого-физика Г. Хакена, возглавляющего Институт синергетики и теоретической Физики и Штутгарте (Германия). Именно он первым начал использовать термин «синергетика».
В результате разработки идей синергетики и соответствующих методов системных и междисциплинарных исследований открывается перспектива выхода на понимание интегральных сценариев развертывания событий во Вселенной на микро-, макро – и мегауровнях, что позволит переосмыслить и роль человека в глобальных процессах, в структуре познавательной и практической деятельности. С этих позиций легче определить стратегию решения и чисто земных проблем. Общие контуры такой стратегии уже вырисовываются. От извечной борьбы с природой человечество начинает переходить к поиску своего предназначения в ней, к коэволюции с природой.
Становление нового подхода к познанию природной и социальной действительности неразрывно связано с разработкой соответствующей системы понятий и категорий. Любая многоуровневая структура рассматривается в синергетике с точки зрения ее открытости или закрытости (изолированности), линейности или нелинейности, стабильности или неустойчивости, порядка или хаоса, самоорганизации, диссипативности, фрактальности и т.д. Кроме того, в синергетике используются такие понятия как “аттрактор”, “бифуркации”, “кооперативные процессы”, а также целый ряд других. Многие из них уже прочно вошли в научный оборот. Другие же требуют подробного пояснения, соответствующей интерпретации.
Начнем о выяснения содержания понятий открытости и закрытости системы. Открытость означает, прежде всего, такое свойство системы, при котором она имеет возможность непрерывного обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой. Причем, возможности такого обмена существуют в каждой точке системы, а не только через фиксированные каналы. Еще одним свойством открытых систем является возможность управления всеми ресурсами системы или любой ее точки. Так должна выглядеть открытая система в идеале. На практике же мы встречаемся с целой гаммой переходных состояний от полной открытости до полной изоляции.
Несмотря на то, что открытая система представляет собой логически и организационно единый комплекс, каждый отдельный элемент комплекса имеет достаточно степеней свободы для своего индивидуального самовыражения и развития, не нарушающего целостность системы. Это можно показать на примере природных и социальных объектов. Так, общество (государство) может быть легко отнесено к открытому или закрытому типу. К закрытым обществам относятся, прежде всего, тоталитарные государства с чрезмерно централизованной системой управления и пренебрежением к правам и свободам человека. В открытом же обществе каждый его член может свободно перемещаться внутри и за пределами государства, обмениваясь информацией, идеями, материальными и духовными ценностями без всяких ограничений. В открытом обществе человек становится полноправной личностью, а не винтиком государственной машины. Это распространяется не только на положение индивида, но и на все другие компоненты открытого общества (коллективы, организации, города, области и т.д.).
Нелинейность является фундаментальной характеристикой открытой системы и предполагает непрерывность выбора альтернатив ее развития. Нелинейная система обязательно многомерна, многовариантна и не поддается классическим методам описания, что порождает потребность в выработке таких методов, которые отвечали бы условиям задачи. В математике нелинейными называют такие уравнения, которые имеют несколько качественно различных решений. Множеству способов решения задач, связанных с нелинейными уравнениями, соответствует множество путей эволюции, описываемой этими уравнениями. Необходимость анализа подобных ситуаций в познавательной деятельности привела многих ученых к разработке методологии решения эвристических проблем в нелинейных средах. Эта методология получила название нелинейного мышления.
Термином “диссипативные” (в переводе с английского – “рассеивающие”) обозначаются открытые нелинейные системы, где преобладают процессы размывания, рассеивания неоднородностей. Происходит перевод (спуск) избытков поступлений вещества и энергии на низлежащие уровни (в более простые формы) или вывод их за пределы системы. Диссипация означает, таким образом, переструктурирование чужого в свое и рассеяние лишнего. “Диссипативные процессы, – пишет И.Р. Пригожий – ведут не к равновесию, но к формированию диссипативных структур, тождественных процессам, которые из-за взаимной компенсации приводят к равновесию.” Функционирование такой непрерывно взаимодействующей с окружающей средой системы как бы противоречит второму закону термодинамики и для его адекватного описания и объяснения необходимы нетрадиционные подходы, связанные с нелинейным мышлением. Большинство объектов природы (наше солнце, другие звезды, галактики и т.д.) являются диссипативными системами. Ими являются все живые существа, которые могут существовать только на основе такого рода включенности в окружающую среду. Крупные социальные объекты (например, города, государства) также можно отнести к диссипативным структурам.
Понятие самоорганизации выражает способность сложных систем к упорядочению своей внутренней структуры. Самоорганизация в сложных и динамичных открытых системах возможна лишь при наличии достаточно большого числа взаимодействующих элементов. Причем, поведение взаимодействующих элементов должно быть кооперативным и когерентным. Это относится и к природе и к обществу. Механизм самоорганизации начинает действовать в рамках более масштабных и качественно иных структур. И охватывает уже не отдельные общности людей, а все человеческое сообщество.
В синергетике используются также понятия, обозначающие специфику некоторых состояний в эволюции открытых, нелинейных самоорганизующихся систем.
Понятием “бифуркация” обозначается состояние системы, находящейся перед выбором возможных вариантов функционирования или путей эволюции (развилка дорог). В математике это означает ветвление решений нелинейного дифференциального уравнения. В точке бифуркации (на перепутье) система находится в неравновесном состоянии, где малейшие флуктуации или случайные обстоятельства могут кардинально изменить направление дальнейшего развития, закрывая тем самым возможности движения альтернативным путем. Характеризуя такие состояния, И.Р. Пригожий подчеркивает «уникальность точек бифуркации, в которых состояние системы теряет стабильность и может развиваться в сторону многих различных режимов функционирования».
Поскольку проблема выбора режимов функционирования или направлений развития возникает перед любой самоорганизующейся системой, в синергетике приступили к построению и исследованию бифуркационных моделей с тем, чтобы попытаться обнаружить закономерность в самой случайности.
Понятие “аттрактор” (от латинского – притягивать) означает некоторую совокупность условий, при которых выбор путей движения или эволюции разных систем происходит по сходящимся траекториям, и, в конечном итоге, как бы притягивается к одной точке. Наглядно это можно представить в виде конуса бытовой воронки, направляющего движение частиц жидкости или сыпучих тел (например, песка) к своему центру (вершине конуса – горловине воронки) независимо от первоначальных траекторий. Пространство внутри конуса воронки (аттрактора), где любая частица (система) туда попавшая постепенно смещается в заданном направлении, называют “зоной аттрактора”.
Различают несколько разновидностей аттрактора, среди которых следует выделить так называемый “странный аттрактор”. При состояниях системы характеризуемых странным аттрактором, становится невозможным определить поведение частиц (их поведение) в каждый данный момент, хотя мы, и уверены, что они находятся в зоне аттрактора.
С помощью алгоритмов странного аттрактора наука выходит на описание изменений в климате, погодных процессов, движения некоторых небесных тел, поведения многих элементарных частиц, явлений тепловой конвекции и т.д.
Важное значение для синергетического миропонимания имеет понятие фрактальности (самоподобия). Фракталами обозначают явления масштабной инвариантности, когда последующие фермы самоорганизации материальных и социальных систем напоминают по своему строению предыдущие. Такие явления мы довольно часто наблюдаем в природе. Например, наукой давно подмечено, что строение солнечной системы (как и всех звездных систем) в определенной мере подобно строению атома, но на два десятка порядков в больших пространственно-временных масштабах.
Фрактальные аналогии в синергетике являются одним из методов познания природных и социальных явлений, поскольку часто служат основой для построения научных гипотез и теорий. Например, сходство очертаний обращенных друг к другу частей материков (например, Африки и Южной Америки) послужило основанием для выдвижения гипотезы об их происхождении, как известно, затем подтвердившейся.
Синергетика, пользуясь данным методом, дает объяснение, почему тех или иных этапах эволюционного развития повторяются определенные структуры (например, вихревые), раскрывает их роль в процессах самоорганизации в нелинейных системах различных масштабов. История человеческого общества также дает немало поводов для размышлений на фрактальные темы.
Формируя свой категориальный аппарат, синергетика нащупывает также закономерности, отражающие специфику нового мировидения. К ним следует отнести закономерности самоорганизации в открытых нелинейных системах, закономерности протекания диссипативных процессов в различных средах, закономерности проявления фрактальности, закономерности в бифуркационных ситуациях и т.д. Синергетические закономерности обнаруживают себя как в материальном мире косной (неорганической) природы, так и в мире живой природы, в том числе и в социуме.
Таким образом, становление синергетики создает новую теоретико-методологическую парадигму исследования природных и социальных явлений. Она, по мнению Г.И. Рузавина, позволяет “проанализировать и свести в единое целое многие результаты, полученные в астрономии и космологии, физике и химии, биофизике и биохимии, генетике и молекулярной биологии, геологии и экологии, относящимся к различным аспектам микро и макроэволюции”. Тщательный анализ позиций синергетического подхода накопленных фактов и фундаментальных открытий в современной науке будет способствовать углублению, уточнению и конкретизации важнейших положений научных теорий о развитии материи, сущности жизни» Разума и перспективах человеческой цивилизация. По ряду важных аспектов познания следует ожидать радикальных перемен в мировоззренческих установках, в объяснении загадок природы.
1.2 Уровни самоорганизации материи и концепция развития
Утверждение синергетики как нового стиля научного мышления, который часто отождествляют с нелинейным мышлением, связано с выдвижением принципиально новых методологических принципов в формировании, как общей картины мира, так и ее основания – физической картины мира. Центральным методологическим принципом синергетики является признание теории самоорганизации в качестве отправной точки научного мировоззрения, и исследование закономерностей и механизмов самоорганизации – единственным способом представить рациональное объяснение возникновению порядка из хаоса естественным путем.
С позиций синергетики физическая картина мира представляет сложную иерархию открытых, неравновесных самоорганизующихся систем, подчиняющихся некоторым универсальным законам эволюции. Естественно, возникает вопрос о пространственно-временных и других измерениях процессов самоорганизации, о критериях масштабности в иерархии сложноорганизованных материальных систем. В связи с этим становится необходимым вернуться к “вечному” вопросу о соотношении и формах проявления конечного и бесконечного”. Именно через призму рассмотрения этого вопроса проблема переводится в русло многомерности и современного понимания онтологизма.
При всем многообразии явлений материального мира это многообразие, как показывают данные современной науки, диалектически взаимосвязано с единством его сущностных основ. Единство материального мира характеризуется подчинением физических форм движения, самоорганизации и развития некоторому сравнительно ограниченному кругу законов, интегральное выражение сущности которых заключено в предельно объемной категории, условно обозначаемой термином “непрерывность прерывности”. Данный термин обозначает также и основополагающий закон, обобщающий всю совокупность связей материального мира.
Непрерывность прерывности (как форма проявления единства конечного и бесконечного) рассматривается не только традиционно в горизонтальном, но и в вертикальном срезе самоорганизации материи. В последнем случае ее физические формы представлены последовательными, уходящими в бесконечность рядами структурных уровней, каждому из которых соответствует целый класс дискретных форм.
Каждое из этих состояний материального мира можно определить, как структурный уровень самоорганизации материи, в дальнейшем обозначаемый сокращенно СУСМ.
Возрастание размерности физических постоянных от уровня к уровню, как и “перешагивание” через межуровневый интервал, видимо составляет важную закономерность эволюции форм материи. Поскольку возрастание размерности физических и иных форы происходит во времени, значение времени приобретает относительность (привязанность к определенному материальному субстрату, системе) и каждому этапу в развитии, материального мира, иначе говоря, каждому структурному уровню самоорганизации материи соответствует определенный временной эквивалент. Можно предположить, что он пропорционален протяженности и массе частиц этого уровня. Так, если средняя протяженность частиц микромира приблизительно на 20 порядков меньше объектов макромира, то и процессы в микромире должны протекать быстрее на столько же порядков. Эту разницу в скорости протекания процессов следует рассматривать как межуровневый – временной интервал между мирами, присущими каждому из структурного уровня самоорганизации материи.
Для понимания механизмов эволюции и развития важное значение имеет выяснение соотношения стабильности и нестабильности в процессах самоорганизации сложных систем. Н.Н. Моисеев считает познание диалектики этих противоположных по своей направленности тенденций ключом к разгадке сущности развития. Он указывает, что «по мере усложнения организации систем происходит одновременно ускорение процессов развития и понижение уровня их стабильности». Одно как бы порождает другое. В результате через нестабильность и бифуркации мы имеем новое качественное состояние системы.
Развитие можно представить как результат эволюции в самоорганизации материальных систем. Оно связано с необратимостью некоторых процессов во Вселенной, т.е. накоплением таких количественных и качественных изменений, которые временно как бы изымают часть вещества из кругооборота материи за счет включения его вдвое более сложные формы движения. Это происходит путем вплетения физических форм движения материи в другие формы, или в физические же формы движения на следующем структурном уровне самоорганизации материи (СУСМ).
Включение элементов вещества в более или менее устойчивые системы, а этих последних в другие системы более высокого порядка и т.д. является главным способом сохранения и воспроизводства определенных качественных состояний, приобретения нового качества, придания всему процессу характера необратимости (не в частных случаях, а в конечном итоге). Приращение качества достигается за счет системообразующих факторов. В этом смысле развитие выступает как направленный процесс количественных и качественных изменений в структуре материальных объектов, определяемых их последовательным включением в иерархию разнопорядковых систем и, в конечном итоге, в иерархию структурного уровня самоорганизации материи.
Между структурными уровнями самоорганизации материи, являющимися, прежде всего узловыми пунктами развития физических форм движения материи, находится последовательный ряд химических, геологических, биологических, общественных и других процессов, протекающих при определенных условиях. В то же время и каждый отдельный элемент структурного уровня самоорганизации материи (скажем, планета или звезда) являются результатом развития физических, химических, а в некоторых случаях и других (на нашей планете всего известного науке ряда) процессов на предыдущем уровне (СУСМ). Эти процесса находятся в постоянном взаимодействии и при определенных обстоятельствах могут переходить друг в друга. Причем, процессы на последующих уровнях оказывают влияние на характер протекания процессов предыдущих.
Развитие материи в целом можно представить в виде медленного, но неуклонного подъема по бесконечной лестнице, где каждая ступенька, повторяя общую конфигурацию предыдущей (по фрактальному принципу) в гораздо больших масштабах по всем основным измерениям, является очередным этапом развития материального мира, которому соответствует определенный структурный уровень самоорганизации материи. Если исходить из такого понимания общей эволюции материального мира, то в каждый данный момент бесконечность имеет реальный смысл, лишь в сторону прошлого, следовательно, в сторону объектов все более мелкого масштаба (вниз по вертикали СУСМ). В противоположном направлении (вверх по вертикали) бесконечность должна существовать только в виде возможности бесконечного развития. Развитие материальных систем в пространственных масштабах тесно связано с временными масштабами и с общей направленностью вектора времени, с так называемой “стрелой времени”, что предполагает определенную последовательность событий. В данном случае имеется в виду последовательность структурного уровня самоорганизации материи, каждый из которых представляет собой новообразование в сравнении с предыдущим. Соотношение структурных уровней во временном аспекте следует рассматривать не только в качестве ступеней развития, но и как взаимосвязь между поколениями СУСМ. Образно говоря, структурный уровень самоорганизации-1 предстает с точки зрения макрообразований как бы “дедушкой”, а в качестве непосредственного “родителя” выступает структурный уровень самоорганизации материи-2. В связи с этим возникает ряд проблемных вопросов: Сколько поколений структурного уровня самоорганизации может существовать одновременно? Возможно ли на каком-то этапе элиминирование ранее возникших и уже исчерпавших себя уровней? В каких же тогда состояния» – пребывает материя, вещество и т.д. на этих уровнях? Конкретных ответов на такие и им подобные вопросы пока никто дать не может. Это дело будущего. Поэтому на данном этапе мы вынуждены ограничиться постановкой проблемы и рассуждениями на уровне гипотез.
Подводя итог рассуждениям об уровнях самоорганизации материи, о структуре физической картины мира, мы должны определиться с ключевыми понятиями и уточнить соотношение между ними. Прежде всего, понятие «непрерывность прерывности”, которое раскрывает соотношение конечного и бесконечного. Современная наука признает, что это соотношение не одномерно, а многомерно. Его следует трактовать также и как бесконечную иерархию структурного уровня самоорганизации, где каждая из основополагающих категорий материи (пространство, время, масса, движение, энергия и др.) бесконечна (непрерывна), но в тоже время в рамках одного уровня самоорганизации (СУСМ) она конечна (прерывна). Поэтому понятие бесконечности в его наиболее общем виде (как философской категории) может быть использовано адекватно только при характеристике основных атрибутов материи, при этом линия разграничения между конечным и бесконечным не может быть однозначно и жестко привязана к соотношению количества и качества.
Тем не менее, бесконечность – это понятие, отражающее преимущественно количественное (метрическое) свойство материального мира в целом. Актуализация бесконечности возможна при выделении двух главных направлений проявления ее сущности: а) горизонтальное (пространственное) – в рамках одного структурного уровня самоорганизации материи; б) вертикальное (масштабное) в плане иерархической бесконечности структурах уровней самоорганизации материи. При таком подходе понятие “безграничность” будет выступать как частный случай метрической бесконечности, а “неисчерпаемость” – как понятие, отражающее бесконечное многообразие качественных состояний материи. Такая вертикально-горизонтальная и количественно-качественная развертка содержания категории “непрерывность прерывности” использовалась при уяснении физической картины мира и понимании сущности развития как методологический принцип.
Его суть состоит в том, что каждый структурный уровень самоорганизации материи рассматривается как открытая нелинейная система, которая непрерывно обменивается веществом, энергией и информацией с другими уровнями. Основным полем для такого обмена является межуровневый интервал, где за счет “вертикального” взаимодействия накапливаются неравновесные состояния вещества и неустойчивость составляющих его диссипативных структур. Это порождает состояние того самого хаоса, в котором различные флуктуации создают условия для возникновения порядка, ведущего к новой иерархии самоорганизующихся систем.
Необходимо, однако, учитывать, что неравновесное состояние система (в данном случае имеется в виду структурного уровня самоорганизации материи и возникающие при этом флуктуации неизбежно подводят ее к точке бифуркации, когда система может идти двумя путями: а) за счет нарастания тенденций к дезорганизации (энтропии) начнет распадаться; б) вследствие устойчивого усиления кооперативных процессов войдет в режим самоорганизации. В первом случае поток распадающегося вещества пойдет вниз по вертикали к нижележащему структурному уровню самоорганизации материи. Во втором случае он будет идти вверх по вертикали, и подниматься к вышележащему уровню самоорганизации. Развитие как раз и предполагает нарушение равновесия между этими двумя постоянными и бесконечными тенденциями в пользу второй. Сам факт одновременного существования в природе нескольких структурных уровней самоорганизации материи (СУСМ-1, СУСМ-2, СУСМ-3, СУСМ-4) является неопровержимым доказательством устойчивого преобладания восходящих потоков над нисходящими, следовательно, реальности поступательного развития, реальности преобладания прогресса над регрессом.
2. Синергетика и самоорганизация
2.1 Синергетика и самоорганизация
В определенной части своего смысла синергетика и такие понятия как самоорганизация, саморазвитие и эволюция имеют общность, которая позволяет указать их все в качестве результатов синергетического процесса. В особенности самоорганизация устойчиво ассоциируются сегодня с синергетикой. Однако такие ассоциации имеют двоякое значение. С одной стороны, эффект самоорганизации является существенным, но, тем не менее, одним из компонентов, характеризующих синергетику, с другой — именно этот компонент придает выделенный смысл всему понятию синергетики и, как правило, является наиболее существенным и представляющим наибольший интерес.
Не только результаты, а и условия, причины и движущие силы самоорганизации имеют альтернативы. Так, в рассмотрении И.Р. Пригожина применительно к диссипативным структурам речь идет о когерентной самоорганизации, альтернативой для которой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработанная и предложенная А.П. Руденко. Главным достоинством ”континуальной” самоорганизации, предложенной А.П. Руденко, является то, что именно такой подход позволяет провести рассмотрение связи самоорганизации и саморазвития. В соответствии с развитыми взглядами сущность прогрессивной эволюции состоит в саморазвитии континуальной самоорганизации индивидуальных объектов. Показывается, что способностью к саморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором обладают только индивидуальные микрообъекты с континуальной самоорганизацией и что именно прогрессивная химическая эволюция способна быть основанием для возникновения жизни.
Итак, исходя из существующих традиций, опираясь на основополагающий замысел Г. Хакена и ранее приведенную мною формулировку, можно предложить следующее определение:
СИНЕРГЕТИКА — (от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий) — научное направление, изучающее процессы образования и массовых (коллективных) взаимодействий объектов (элементов, подсистем): (1) происходящие в открытых системах в неравновесных условиях; (2) сопровождающиеся интенсивным обменом веществом и энергией подсистем с системой и системы с окружающей средой; (3) характеризуемые самопроизвольностью (отсутствием жесткой детерминации извне) поведения объектов (подсистем), сочетающейся с их взаимосодействием и (4) имеющие результатом упорядочение, самоорганизацию, уменьшение энтропии, также эволюцию систем.
Расширенная формулировка, включающая «нефизическое» содержание:
Представляется целесообразным отклонится от стремления к определению именно синергетики и констатировать то, чем реально занимаются специалисты в связи с исследованиями по синергетике. В связи с этим предлагается следующее определение:
1. Объектами исследования являются открытые системы в неравновесном состоянии, характеризуемые интенсивным (потоковым, множественно–дискретным) обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением.
Конкретная система погружена в среду, которая является также ее субстратом.
2. Среда — совокупность составляющих ее (среду) объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие исследуемых объектов в среде характеризуется как близкодействие — контактное взаимодействие. Среда объектов может быть реализована в физической, биологической и другой среде более низкого уровня, характеризуемой как газоподобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие — полевое и опосредствованное (информационное) взаимодействие).
3. Различаются процессы организации, и самоорганизации Общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям).
(Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур).
4. Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.
5. Направленность процессов самоорганизации обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем) в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которую ”погружена” система.
6. Поведение элементов (подсистем) и системы в целом, существенным образом характеризуется спонтанностью — акты поведения не являются строго детерминированными.
7. Процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими процессами, в частности противоположной направленности, и могут в отдельные фазы существования системы как преобладать над последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду.
Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.
Приведенное развернутое определение является если и не вполне совершенным, то все – таки необходимым шагом на пути конкретизации содержания, которое относится к синергетике, и выработки критериев для создания моделирующей самоорганизующейся среды.
О соотношении синергетики и самоорганизации следует вполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны друг от друга. Они, однако, имеют и различия. Поэтому синергетику как концепцию самоорганизации следует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий на области их пересечения.
2.2 Диалектика эволюции живой природы. Человек
Первоначально понимание сложных систем (например, таких, как биологические) было связано с представлением о том, что их невозможно описать при помощи математических моделей. Более того, долгое время жизнь рассматривалась как антипод неорганической природы. Сегодня, однако, происходит все боже активное проникновение физических методов и подходов в биологию. Оказывается также, что основные формы кооперативного поведения, свойственные живым организмам, имеют свои аналоги среди неорганических систем. Любой живой организм представляет собой иерархию достаточно автономных подсистем, в которой исходящие от верхнего уровня сигналы управления не имеют характер” жестких команд, подчиняющих себе активность всех индивидуальных элементов более низких уровней. Вместо этого от высших уровней иерархии поступают сигналы, которые предопределяют переходы подсистем от одного режима функционирования к другому. Иерархическое устройство сложных живых систем, представляющих собой ансамбль связанных подсистем более простого строения, позволяет избежать неустойчивостей и нежелательной динамики, которые неизбежно возникают в сложных системах с жестким централизованным управлением.
Наиболее очевидная особенность биологических систем заключается в том, что они способны к самоорганизации, то есть спонтанному образованию и развитию сложных упорядоченных структур. Это не противоречит законам термодинамики, поскольку все живые биологические системы не являются замкнутыми и обмениваются энергией с окружающей средой. Энтропия, служащая мерой беспорядка, может уменьшаться в открытых системах с течением времени. Необходимая предпосылка эффектов самоорганизации заключается, кроме того, в наличии потока энергии, поступающего в систему от внешнего источника и диссипируемого ею. Именно благодаря этому потоку система становится активной, то есть приобретает способность к автономному образованию структур. Очевидно, что эффекты самоорганизации не могут бить исключительным свойством биологических объектов и должны наблюдаться в той или иной форме также в системах неорганического происхождения.
Большой интерес представляют распределенные среды, которые построены из дискретных элементов, локально взаимодействующих друг с другом и, таким образом, представляющих приближение естественных пространственно протяженных систем. Хотя разнообразие таких сред чрезвычайно велико, число математических моделей, используемых для описания процессов образования и развития структур в таких системах, не столь значительно. По-видимому, даже когда отдельные элементы системы (например, живые клетки) обладают сложной внутренней структурой, вся их сложность не проявляется во взаимодействиях между ними, и с точки зрения макросистемы они функционируют как достаточно простые объекты с малым числом эффективных степеней свободы. В противном случае никаких упорядоченных структур в системе обычно не возникает.
Задача нелинейной динамики и синергетики состоит в нахождении и подробном исследовании тех базовых математических моделей, которые исходят из наиболее типичных предположений о свойствах отдельных элементов, составляющих систему, и законах взаимодействия между ними. Поскольку главным отличительным свойством изучаемых сред являются протекающие в них процессы самоорганизации, синергетику можно также рассматривать как общую теорию самоорганизации в средах различной природы.
В восходящих потоках самоорганизации материальных систем, преодолевающих межуровневый интервал за счет перехода ко все более сложным формам движения, н а определенном этапе возникает то, что мы называем жизнью. С этого начинается принципиально новая фаза в процессах самоорганизации, когда они уже не укладываются в рамки физико-химических парадигм описания. Биологические формы самоорганизации стали играть важную роль, по крайней мере, в земных условиях. Но наука до сих пор не раскрыла тайны происхождения жизни. В частности, она не ответила на такие вопросы: Случайно появление живой природа или закономерно? Уникальное это явление или носит всеобщий характер?
Сущность жизни, ее происхождение и биологическую эволюцию, как показывает ознакомление с литературой по данной проблематике, невозможно понять, оставаясь в рамках какой-либо одной области научного знания или даже смежных областей. Такие попытки заведомо обречены на неудачу. Ясно, что требуется предельно широкий и междисциплинарный подход к решению проблемы, требуется синергетическое мировидение.
Главное здесь не в том, чтобы углубляться в частные коллизий и анализировать различные флуктуационные моменты вроде тех, которые возникают в колбе с водой и газами под воздействием электрических разрядов, а в выходе на понимание закономерностей самоорганизации в системах с информационным обеспечением механизма их воспроизводства. Происхождение жизни связано с возникновением самовоспроизводящихся систем, в которых запрограммирована способность, расти и развиваться за счет активного поглощения элементов окружающей среды. Возникает вопрос: что является источником и движущей силой появления такого исключительно агрессивного начала в природе? Если исходить из того, что все СУСМ равноправны (с точки зрения системы отсчета), то за каждым из них необходимо признать не только возможность обладания свойствами и качествами, сходными по своей природе с теми, которыми наделен уровень, населенный человеческой цивилизацией (макроуровень), но и превзойти их.
Считая явления самоорганизации общей закономерностью для всех СУСМ, мы должны допустить, что такие состояния материи как жизнь и разумная деятельность, могли в принципе возникнуть на любом уровне. Во всяком случае, на предшествующих уровнях самоорганизации материи гигантски возрастают возможности возникновения жизни даже и чисто случайным образом (за счет механизмов самоорганизации) Есть все основания предполагать, что с определенного момента Жизнь и Разум становятся непременными, можно сказать, вечными атрибутами материи и приобретают способность к экспансии с одного уровня на другой. В мысленно обозримом диапазоне иерархии СУСМ Жизнь и Разум могут быть столь же бесконечны вглубь материи, как и их возможности, подниматься по ступенькам иерархической лестницы СУСМ.
Разумная деятельность живых существ в своих высших проявлениях является, по нашему мнению, необходимым звеном развития природы и в то же время детерминантов развития. Видимо, здесь лежит ключ к разгадке некоторых аспектов парадокса развития. Разумная деятельность постоянно создает то новое качество, которое случай возводит в тенденцию и закономерность, запуская новый виток процессов самоорганизации.
Следуя логике данных положений, мы неизбежно должны подойти к выводу о том, что жизнь в ее генезисе, в пределах каждого известных ныне структурных уровней самоорганизации материи, есть результат высших проявлений разумной деятельности на предыдущем I уровне. По-видимому, мы сами являемся продуктом развития и деятельности сверхмикроцивилизаций.
Определение жизни на Земле как результата деятельности и способа существования сверхмикроцивилизаций, разумеется, сразу же ведет к необходимости переоценки и переосмысливания всех теорий о происхождении жизни, эволюционных теорий, основанных на дарвинизме, и т.д. Приходится признать, что они дают объяснения, построенные лишь на описаниях внешней стороны явлений. Это все равно, что давать объяснение происхождению и развитию, скажем, автомобилей или самолетов, не принимая в расчет деятельности человека. Интересные мысли в данном направлений высказывал в начале века еще П.Д.Успенский. Критикуя классические биологические теории, согласно которым приобретенные качества становятся постоянными только после случайных повторении во многих поколениях, он пишет, что на самом деле «новые качества очень часто передаются сразу и в чрезвычайно сильной степени.
История происхождения жизни на Земле со стороны ее внешних проявлений достаточно полно освещена в современной научной литературе. Ее анализ показывает, что сначала создается надежный механизм самовоспроизведения, обеспечивающий непрерывность в репликации систем. Простота и ничтожно малые (в макромасштабах) размеры первых, таким образом созданных живых систем позволяли управлять ими из пространственно-временных масштабов микромира кибернетическими средствами сверхмикроцивилизаций. Здесь, вероятно использовался принцип автопилота или биоробота, при сохранении какой-то формы периодического контроля со стороны сверхмикроцивилизаций. Эта система управления, возможно, действует и до настоящего времени на доклеточном (вирусы и т.д.)” или клеточном уровне любого живого существа. Есть основания предполагать, что аналогичным образом управляются и некоторый многоклеточные (растения, грибы и др.).
С появлением многоклеточных образований начинает происходить процесс дифференциации функций отдельных клеток организма. Организм становится сообществом распределенных по своим функциональным обязанностям клеток, из которых затем формируются отдельные органы (желудок, сердце, печень, почки, легкие или жабры и т.д.). Переход к многоклеточным животным организмам был сопряжен с процессом создания полностью автономных, а затем и самоуправляющихся систем на основе выделения в организме.
Сложность познания диалектики развития живой природы ни данном этапе состоит в том, что мы пока еще не имеем возможности установить реальное соотношение между организацией и самоорганизацией в микро- и макроэволюционных процессах на каждой из иерархических ступеней развития организмов. Хоти и очевидна организующая роль микрокосмического разумного фактора по крайней мере на начальной стадии биологической эволюции, но конкретные формы и механизмы его участия в последующих уровнях самоорганизации живых систем нуждаются в специальном исследовании.
Мы подходим к очень ответственному времени – к коренному изменению нашего научного мировоззрения. И в основе его – познание человеком самого себя (В.И. Вернадский). Человек является составной частью живой природы и в то же время занимает в ней особое положение. Оно определяется тем, что человек стал носителем не только Жизни, но и Разума, а это коренным образом меняет его роль в дальнейшей эволюции природы. Однако прежде чем стать частицей Мирового Разума, человек как индивидуум и личность стал частью Социума. Все это невозможно понять, не обращаясь вновь к тем истокам генезиса живого, где микрокосмическая эволюция вливается в макроэволюцию.
Прослеживая общую тенденцию эволюции систем самоуправления, само воспроизводства и самосовершенствования в живой природе, которая приводит к образованию все более сложных биологических видов и, в конечном итоге, появлению человека, мы видим, как его индивидуально-видовое развитие завершается развитием социальным.
Развитие человеческого общества, общественного производства, общественного сознания переносит процесс самоорганизации и самоуправления на уровень социальных систем. Становлением человека как общественного существа практически завершается развитие живой природа в земных условиях. Открываются величественные перспективы возникновения цивилизаций в пределах СУСМ-3, которые имеют тенденцию к перерастанию в сверхцивилизации макроуровня. При этом следует сознавать большую степень вероятности, того, что земной сценарий не является единственным или первым в бесконечных пространствах Вселенной при осуществлении Мировым Разумом перехода от СУСМ-2 к СУСМ-3 и т.д.
Допуская, что живая природа, в том числе и человек, являются системами, возникшими в результате эволюции и сознательной деятельности сверхмикроцивилизаций, мы тем самым ставим вопрос, о возможности взаимодействия с ними. По всей вероятности, сверхмикроцивилизаций продолжают оказывать влияние на некоторые механизмы индивидуального сознания человека уже потому, что являются составной частью его материального носителя. Может быть, поэтому не все поступки, мысли и чувства людей находят научное объяснение или рациональное истолкование. К их числу следует отнести явления телепатии, телекинеза и т.п., появление навязчивых идей, интуиции, приводящих отдельных людей к открытиям, намного опережающим время, текущие потребности и объективные возможности человеческого общества.
Внимательный взгляд на себя и свою историю а данных позиций несомненно поможет человечеству лучше понять свое настоящее и взглянуть в будущее, прогнозировать его на сотни, тысячи и миллионы лет вперед. Так же как мы многому (практически всему) учимся у своих отцов и дедов, можно многому научиться у цивилизаций микрокосмоса, создавших в тот прекрасный и удивительный по совершенству мир, достигших в итоге способности преодолеть межуровневый интервал и воспроизвести себя на следующем уровне самоорганизации материи (этому они, в свою очередь, могли научиться у своих предшественников на нижележащих уровнях).
К самопознанию должно стремиться не только человечество в целом, но и каждый отдельный человек, который является наследником и материальным носителем собственного микроскопического Разума, его представителем в макромире. Вероятно, следует изучать с позиций современной науки, опыт такого самопознания, с тем чтобы разобраться с механизмом информационной взаимосвязи между разумным началом микро и макрокосмоса. Здесь огромное поле для развертывания целой отрасли научного знания, основанной на синергетическом миропонимании и соответствующей методологии.
Заключение
Анализ показывает, что история развития человеческого мировоззрения проходила в непрестанной борьбе между идеализмом и материализмом. В разные периоды развития побеждало то духовное начало, то материальное. Последним историческим этапом развития в этой борьбе (с XV века) стал антропоцентризм, который можно назвать агрессивным материализмом “с человеческим лицом”, подразумевающий всесилие человека в развивающемся мире. Что дало интенсивный толчок в развитии естественных и технических наук и привело Человечество к тому состоянию, в котором мы сейчас находимся. При этом во все времена развития Человечества кроме двух агрессивно непримиримых противоположных направлений всегда существовали представления о неразрывном единстве этих двух начал: духовного и материального. Эти представления не навязывались, до них человек доходил сам. Люди с такими представлениями объединялись в специальные общества для посвященных, где при определенном духовном развитии они могли расширить свои знания о Единстве Мира. Наука, объединяющая древние знания посвященных, устанавливающая единство Всего в Одном и Одного во Всем, открывающая основные принципы связи духовного и материального с Космическим Целым и со всеми существами и частями видимого и невидимого Мира, называется эзотерика или оккультизм.
Современной попыткой перейти от конфронтации между материальным и духовными началами, к сотрудничеству и единению, стала научная программа под названием – синергетика.
Синергетическое миропонимание не оставляет сомнений в том, что будущее не за разобщенностью, а за общечеловеческим единством, не за стихийными формами развития, а за социальными технологиями, обеспечивающими гармонизацию общественных и личных интересов в общецивилизационном масштабе. По мере совершенствования научных технологий и компьютерных систем они постепенно сведут к минимуму (или вообще на нет) проявления субъективизма и некомпетентности в управлении, многократно усилят возможности человеческого интеллекта в моделировании социально-экономических процессов, регулирования их для перехода к постсоциальным формам развития и, в конечном итоге, приобретении способности воспроизвести Жизнь и Разум в мегамире.
Список использованных источников
1. Баранцев Р.В. Имманентные проблемы синергетики // Вопр. Философии. -2002. – №9. -С. 91.
2. Вернадский В.И. Научная жизнь как планетное явление. – М.: Наука, 1991.
3. Егоров B.C. Синергетика: человек, общество // Синергетика: человек, общество – М.: 2000.
4. Князева, Е.Н. Основания синергетики: человек, конструирующий себя и свое будущее / Князева, Елена Николаевна, Курдюмов, Сергей Павлович. – Издание 2-е, стереотипное. – М.: КомКнига, 2007. – 231 с.
5. 2 Князева, Е.Н. Синергетика: нелинейность времени и ландшафты коэволюции / Князева, Елена Николаевна, Курдюмов, Сергей Павлович; РАН, Ин-т философии, Ин-т прикладной математики им. М.В. Келдыша. -М.: КомКнига, 2007. – 268 с.
6. Котельников Г.А. Синергетика. – Белгород: БелГТАСМ, 1996.
7. Моисеев Н.Н. Универсальный эволюционизм (Позиция и следствия) // Вопр. философии.-1991.-№3.-С. 10.
8. Синергетические методы управления сложными системами. Энергетические системы / под общ. ред. А.А. Колесникова. – М.: УРСС: КомКнига, 2006. – 247 с.
9. Пригожий И.Р. Переоткрытие времени // Вопр. философии. – 1989. – № 8. -С. 11.
10. Пригожий И., Стингере И. Время, хаос, квант. – М.: Прогресс, 1999. П.
11. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. – М.: Культура и
спорт, 1999.
12. Рузавин Г.И. Синергетика и диалектическая концепция развития //
Философские науки. – 1989. – С. 17.
13. Успенский П.Д. Новая модель вселенной. – СПб., 1993.
14. Хакен Г. Синергетика. – М.: Прогресс, 1986.
15. Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б., Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.
16. Крылов В.Ю., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Психология и синергетика. М.: Институт прикладной математики РАН, 1990.
17. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979.
