Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Основными понятиями синергетики являются порядок и хаос, открытость, нелинейность, диссипативность, бифуркация, аттрактор, фазовая траектория. Самоорганизующаяся система в силу своей незамкнутости и существования обратных связей способна преобразовать хаотическое движение своих элементов во внутреннюю структуру, в ней постоянно идет борьба между движением к хаосу и движением к упорядоченности. Открытость выводит систему из жесткого детерминизма. Нелинейность приводит к многовариантности путей развития. Диссипативность приводит к созданию внутри системы упорядоченных структур. Бифуркации являются точками выбора нового сценария, ведущего либо к нарастанию энтропии, либо к упорядочиванию структур и усложнению системы. Аттракторами называются точки, к которым стремится система, отошедшая от первоначальных параметров, дающих ей один путь для развития и один конечный результат. Фазовые траектории (состояния) показывают эволюцию системы в абстрактном (математическом) пространстве с координатами компонент состояния. Чем более сложной кривой описывается состояние системы в направлении аттрактора, тем более сложна и сама система.

В неживой природе при необходимых условиях могут возникать самоорганизующиеся системы. Ярким примером (давшим теорию катастроф) является поведение песка, когда его насыпают тонкой струйкой: песок сначала просто создает слой, затем образуется растущий конус, при достижении критической высоты верх конуса обваливается, и процесс начинается снова. В основу синергетики были положены эффекты, полученные Хакеном при изучении работы лазера.

В лазере используют рубиновый стержень с закрепленными на обоих концах резонаторами (зеркалами), на который дают мощный луч света; атомы в стержне приходят в движение, ускоряются, и стержень начинает испускать излучение, на начальном этапе слабое и хаотичное. При достижении пика мощности хаотичное движение атомов структурируется, становится согласованным, а излучение лазера достигает упорядоченности (когерентности).

В природе при совмещении определенных условий (отсутствии перепада горизонтального атмосферного давления) образуются перистые облака, имеющее характерную структуру в виде расположенных на равных расстояниях отдельных перьев. Явление в науке получило наименование кооперативного эффекта, точно того же, что превращает хаотичное излучение в направленный и мощный луч лазера.

Другой эффект самоорганизации связан с образованием ячеистых структур (конвективных ячеек Бенара), которые можно получить экспериментально с помощью нехитрого опыта: в сковороду наливают минеральное масло, смешанное с алюминиевыми опилками, и начинают нагревать; сначала температура из нижнего слоя масла передается в верхний при помощи обычной теплопроводности, движение опилок хаотично, но по мере увеличения температуры картины меняется – разрыв температур между нижним и верхним слоем становится критическим, опилки выстраиваются в виде шестигранных призм, то есть система организуется и образует внутреннюю структуру, которая самостоятельно поддерживает оптимальную скорость тепловых потоков, заставляя масло двигаться в верхней части призмы от центра к краям, а в нижнем – от краев к центру.

Аналогичные эффекты были открыты и для химических систем (эффект Белоусова– Жаботинского), когда в ходе реакции между малоновой кислотой и бромидом калия возникали концентрические волны и колебательное изменение цвета с красного на синий и синего на красный.

Из естественных наук понятие самоорганизации было перенесено в гуманитарную сферу общественно-политических дисциплин, где некоторые явления не получали должного объяснения, поскольку к ним пробовали применять методы, рассчитанные на более простые системы. Механизмы самоорганизации пытался рассматривать еще в XIX в. Адам Смит в своем труде о развитии экономики, метко назвав неожиданное установление порядка в рыночных отношениях (равновесие спроса и предложения) вмешательством «невидимой руки». Подобным образом (от хаоса к порядку) пытались рассматривать и формирование нравственности.

В XX в. с появлением синергетики стало возможно применение законов самоорганизующихся систем и к сложным общественным явлениям. Социальные системы отличаются необычно сложными связями между событиями и участниками исторического процесса, большим числом участников процесса, наличием кризисов и катастроф (социальных, экономических, экологических), но применяя законы синергетики, можно заранее предсказать, в каком направлении идет процесс, как он может развиваться, даже указать опасности, которые могут повернуть процесс в нежелательном направлении.