конспект лекций, вопросы к экзамену

Синергетика как новая методология научного исследования.

Каждому историческому периоду в развитии науки свойственны свои специфические идеалы научного знания и методологические подходы к осмыслению действительности. Классическая наука рассматривает процессы в замкнутых системах (второе начало термодинамики). Но замкнутые системы — идеализация действительности. Наш мир — мир открытых нелинейных систем, изучение которых предполагает иную методологию. В основе ее — принципы синергетики. В статье «Синергетика как новое мировидение: диалог с И.  Пригожиным» философы Е. Н. Князева и С. П. Курдюмов определяют синергетику как новое междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются процессы перехода от хаоса к порядку и обратно в открытых нелинейных средах самой различной природы. Синергетика, отмечают ученые, — современный этап развития идей кибернетики и системных исследований. В центре внимания синергетики — представления об организации и самоорганизации открытых нелинейных систем и механизмах их функционирования. Кибернетика изучает процессы поддержания равновесия в технических, биологических и социальных системах посредством механизмов обратной связи. Она пытается свести сложные, нелинейные процессы эволюции систем к линейным (там, где это возможно). Но кибернетика рассматривает только те случаи, когда нелинейная система может исследоваться так, как если бы это была линейная система с медленно изменяющимися параметрами. В синергетике исследуются системы, находящиеся вдали от состояния равновесия, нелинейные процессы эволюции систем, такие, которые могут привести систему к направленным изменениям, к возникновению новых структур, а не просто к прежнему состоянию равновесия. В центре кибернетики — понятия информации и информационного подхода. Кибернетика оценивает количество информации, способы ее передачи, возможные потери и т. п. По сравнению с кибернетикой синергетика ставит вопрос о качественной оценке информации: о ее цели. А если есть вопрос о цели, то встает вопрос и о ценности информации. Несмотря на всю новизну, синергетика как способ видения мира и стиль мышления выросла на почве предыдущих исторических стилей мышления — детерминистического и вероятностного — и является этапом в развитии идей кибернетики. Фундаментальная идея синергетики — идея нелинейности (множественности качественно различных путей эволюции) — удерживает и преобразует в себе некоторые установки вероятностного видения мира (множественность элементов систем и их случайностное поведение). В новой форме возрождается в синергетике и детерминизм: в форме представления о поле возможных путей развития открытой нелинейной системы (среды), которое задается внутренним свойством этой системы. Если искать базовые эпистемы для понятия «синергетика», то ими будут: система (среда), структура, самоорганизация, сложные открытые системы, нелинейность. Система (среда) есть некое единое начало, выступающее как носитель различных форм будущей организации, как поле неоднозначных путей развития. Структура — это локализированный в определенных участках среды процесс. Структура есть процесс или блуждающее в среде пятно процесса. Так, тепло может поддерживаться в виде кристалла тепла. Открытая система (среда) — определенный вид сред, которые обмениваются веществом, энергией и / или информацией с окружающей средой, т. е. имеют источники и стоки. Процесс обмена происходит не только через границы среды, но и в каждой точке данной системы (кора головного мозга и сосуды — сложные нейродинамические процессы в сети нейронов головного мозга). Открытость системы — важное, но не достаточное условие для ее самоорганизации. Все зависит от взаимной игры, соревнования двух противоположных начал: создающего структуры, наращивающего неоднородности в сплошной среде и рассеивающего, размывающего неоднородности начала самой различной природы. Так происходит самоорганизация системы. Для осмысления синергетики как особой методологии познания важным оказываются следующие термины: бифуркация, точки бифуркации, флуктуация, фракталии, нелинейность.

Бифуркация (лат. bifurcus — раздвоенный) — раздвоение, разделение, разветвление чего-либо. В географии — разделение реки на две ветви, которые в дальнейшем не сливаются и впадают в различные бассейны; в анатомии — разделение трубчатого органа на две ветви (трахеи на два бронха). Точки бифуркации — точки ветвления возможных путей эволюции системы, чему на уровне математического описания соответствует ветвление решений нелинейных дифференциальных уравнений.

Флуктуация (лат. fluctuation — колебание) — случайное отклонение величины, характеризующей сложную систему, от ее среднего значения. Показатель хаотичности процессов.

Фракталии (от лат. fractum — разбивать, раздроблять) — объекты, которые обладают свойствами самоподобия, или масштабной инвариантности, т. е. такие, некоторые фрагменты структуры которых повторяются через определенные пространственные промежутки. Нелинейность в математическом смысле, как отмечают Е.  Н.  Князева и С. П. Курдюмов, означает определенный вид математических уравнений, которые имеют несколько качественно различных решений. Отсюда вытекает физический смысл нелинейности. Множеству решений нелинейного уравнения соответствует множество путей эволюции системы, описываемой этими уравнениями (нелинейной системы). В мировоззренческом плане идея нелинейности связана с группой идей: с идей многовариантности, альтернативности путей эволюции; с идей выбора из данных альтернатив; с идей темпа эволюции (скорости развития процессов в среде); с идей необратимости эволюции.

Особенности феномена нелинейности состоят в следующем:

 — благодаря нелинейности имеет силу важнейший принцип «разрастания малого», или «усиления флуктуации». При определенных условиях нелинейность может усиливать флуктуации, делать малое отличие большим, макроскопическим по последствиям;

— определенные классы нелинейных открытых систем демонстрируют другое важное свойство — пороговость чувствительности. Ниже порога все уменьшается, стирается, забывается, не оставляет никаких следов в природе, науке, культуре, а выше порога, наоборот, все многократно возрастает; — нелинейность порождает квантовый эффект: на данной нелинейной среде возможен отнюдь не любой путь эволюции, а лишь определенный спектр этих путей;

— нелинейность означает возможность неожиданных изменений. Ибо развитие совершается через случайность выбора пути в момент бифуркации, а сама случайность (такова ее природа) обычно не повторяется вновь.

Феномены самоорганизации, нелинейности, глобальной эволюции, представления становления порядка через хаос, бифуркационных изменений, необратимости времени, неустойчивости как фундаментальной характеристики эволюционных процессов получили широкое распространение благодаря работам И. Пригожина и его коллег из Брюссельского Свободного Университета.

Обобщая положения, выдвинутые Пригожиным, Е. Н. Князева и С. П. Курдюмов формулируют базовые принципы синергетики:

— синергетика меняет отношение к понятию хаос. Хаос конструктивен через разрушительность, структура строится благодаря хаосу: в моменты неустойчивости малые возмущения, флуктуации могут разрастаться в макроструктуры. Из этого следует, в частности, что усилия, действия отдельного человека не бесплодны, они отнюдь не всегда полностью растворены, нивелированы в общем движении социума. Хаос может выступать в качестве созидающего начала, так как он необходим для выхода системы на один из путей развития. В науке хаос допускает сосуществование разнообразных научных идей и концепций. Хаос в научной среде — необходимое условие внутренне динамичного развития любой науки, так как он приводит к «разнообразию научных идей и концепций, поощрению „инакомыслия“ и „безумных идей“ в смысле Бора»;

— синергетика учит нас видеть мир иначе, в частности она показывает, что сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития. Скорее, необходимо понять, как способствовать их собственным тенденциям развития, как выводить системы на эти пути, управлять ими. «Суть нового подхода к управлению заключается в том, что он ориентирован не на внешнее, а на внутреннее, на нечто имманентно присущее самой среде. Иными словами, он ориентирован не на желания, намерения, проекты субъекта экспериментальной, конструкторской, реформаторской, перестроечной и т. п. деятельности, а на собственные законы эволюции и самоорганизации сложной системы». Проблема управляемого развития принимает в синергетике форму проблемы самоуправляемого развития. Таким образом, в наиболее общем плане важно прежде, чем действовать, понять законы совместной жизни природы и человека, их коэволюции. Эта идея актуальна не только для научного, но и для художественного творчества. Она дает возможность иначе взглянуть на понятие интуиции: механизм интуиции с этой точки зрения можно представить как механизм самоорганизации, самодостраивания визуальных и мысленных образов, идей, представлений. Управлять интуицией — значит инициировать собственное достраивание, переструктурирование мыслительного материала; — синергетика определяет новую динамику развития сложных систем: для сложных систем существует несколько альтернативных путей развития. Неединственность эволюционного пути дает надежду на возможность выбора путей дальнейшего развития, которые устраивали бы человека и вместе с тем не являлись разрушительным для природы. Хотя путей эволюции (целей развития) много, но с выбором пути в точках ветвления (точках бифуркации), т. е. на определенных стадиях эволюции, проявляет себя некая предопределенность развертывания процессов. Нелинейность порождает квантовый эффект: на данной нелинейной среде возможен отнюдь не любой путь эволюции, а лишь определенный спектр этих путей. Настоящее состояние системы определяется не только ее прошлым, ее историей, но и строится, формируется из будущего в соответствии с контурами грядущего. «Будущее конструктивно и активно. Не из всего, что угодно, может быть построено данное предполагаемое будущее состояние. Будущее ведет отбор тех элементов настоящего, которые конгруэнтны, подобны возникающему будущему. Завтра есть причина сегодня, ибо оно формирует сегодня, видя в нем требующие синтеза „обломки будущего“;

— синергетика открывает новые принципы сборки сложного эволюционного целого из частей, построения сложных развивающихся структур из простых. Объединение структур не сводится к их простому сложению. «Целое не равно сумме составляющих его частей. Оно не больше и не меньше, оно качественно иное по сравнению с вошедшими в него частями. И, кроме того, возникающее целое видоизменяет части». За счет чего это происходит? За счет появления новых связей между частями. Иллюстрацией этого может быть книга современного физика теоретика и философа Ф.  Капры, который попытался объяснить важнейшие физические открытия XX века в области ядерной физики и квантовой механики, опираясь на духовные и философские учения Востока.

— синергетика дает знание о том, как эффективно управлять сложными системами: главное — архитектура воздействия на сложную систему. Малые, но правильно организованные воздействия на сложные системы чрезвычайно эффективны. Всякое новое научное открытие — это усовершенствование способов воздействия на проблему;

— синергетика раскрывает закономерности и условия протекания лавинообразных процессов и процессов нелинейного, самостимулирующего роста. Это позволяет инициировать такого рода процессы в открытых нелинейных структурах и избегать вероятностного распада сложных структур в момент максимального развития. В спокойные периоды развития науки, экономики, культуры созревают идеи и формируется среда для эпохи бури и натиска.

23.12.2019; 08:00
просмотров: 39