Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Синергетика (от греч. συν — «совместно» и греч. εργος — «действующий») — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «…наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы…»^[1].

Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же, безотносительно природы систем и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют, как «глобальный эволюционизм» или «универсальную теорию эволюции», дающую единую основу для описания механизмов возникновения любых новаций подобно тому, как некогда кибернетика определялась, как «универсальная теория управления», одинаково пригодная для описания любых операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе и т. п. и т. д. Время показало, что всеобщий кибернетический подход оправдал далеко не все возлагавшиеся на него надежды.^{[источник не указан 26 дней]} Аналогично и расширительное толкование применимости методов синергетики подвергается критике^[2]

Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния. В означенных системах не выполняется ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии, что может привести к образованию новых структур и систем, в том числе и более сложных, чем исходные,

Этот феномен трактуется синергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природе направления эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному и более совершенному.

В отдельных случаях образование новых структур имеет регулярный, волновой характер и тогда они называются автоволновыми процессами (по аналогии с автоколебаниями).

Содержание 1 Возникновение термина 2 Предмет, методы и школы синергетики 3 Синергетический подход в естествознании 4 Псевдосинергетика 5 Синергетика и право 6 Литература 7 См. также 8 Ссылки 8.1 «Синергетика» в словарях 9 Примечания

[править] Возникновение термина

Автором термина «Синергетика» является Ричард Бакминстер Фуллер (англ. Richard Buckminster Fuller; 12 июля 1895 — 1 июля 1983) — известный дизайнер, архитектор и изобретатель из США.

Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.

С. Улам, много работавший с ЭВМ, в 1964 году в своей книге «Нерешенные математические задачи» (М.: Наука, 1964.-168) высоко оценил синергию — непрерывное сотрудничество между машиной и её оператором, осуществляемое за счёт вывода информации на дисплей.

Убедившись на практике исследований сложных систем в ограниченности по отдельности как аналитического, так и численного подхода к решению нелинейных задач, И. Забуский в 1967 году пришёл к выводу о необходимости единого «синергетического» подхода, понимая под этим «…совместное использование обычного анализа и численной машинной математики для получения решений разумно поставленных вопросов математического и физического содержания системы уравнений»^[3]. Определение термина «синергетика», близкое к современному пониманию, ввёл Герман Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика»^[4].

[править] Предмет, методы и школы синергетики

Область исследований синергетики чётко не определена и вряд ли может быть ограничена, так как её интересы распространяются на все отрасли естествознания, Общим признаком является рассмотрение динамики любых необратимых процессов и возникновения принципиальных новаций. Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей теоретической физики: нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, дифференциальной топологии, неравновесной статистической физики. Существуют несколько школ, в рамках которых развивается синергетический подход:

1. Школа нелинейной оптики, квантовой механики и статистической физики Германа Хакена, с 1960 года профессора Института теоретической физики в Штутгарте. В 1973 году он объединил большую группу учёных вокруг шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой к настоящему времени увидели свет 69 томов с широким спектром теоретических, прикладных и научно-популярных работ, основанных на методологии синергетики: от физики твёрдого тела и лазерной техники и до биофизики и проблем искусственного интеллекта.
2. Физико-химическая и математико-физическая Брюссельская школа Ильи Пригожина, в русле которой формулировались первые теоремы (1947 г), разрабатывалась математическая теория поведения диссипативных структур (термин Пригожина), раскрывались исторические предпосылки и провозглашались мировоззренческие основания теории самоорганизации, как парадигмы универсального эволюционизма. Эта школа, основные представители которой работают теперь в США, не пользуется термином «синергетика», а предпочитает называть разработанную ими методологию «теорией диссипативных структур» или просто «неравновесной термодинамикой», подчёркивая преемственность своей школы пионерским работам Ларса Онзагера в области необратимых химических реакций (1931 г).

В России:

1. Концептуальный вклад в развитие синергетики внёс академик Н. Н. Моисеев — идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природы.
2. Математический аппарат теории катастроф пригодный для описания многих процессов самоорганизации разработан российским математиком В. И. Арнольдом и французским математиком Рене Томом.
3. В рамках школы академика А. А. Самарского и члена-корреспондента РАН С. П. Курдюмова разработана теория самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента (включая теорию развития в режиме с обострением).
4. Синергетический подход в биофизике развивается в трудах членов-корреспондентов РАН М. В. Волькенштейна и Д. С. Чернавского.
5. Синергетический подход в теоретической истории развивается в работах Д. С. Чернавского, Г. Г. Малинецкого, Л. И. Бородкина, С. П. Капицы, А. В. Коротаева, Манекина Р.В., С. Ю. Малкова, П. В. Турчина, А. П. Назаретяна и др.

Приложения синергетики распределились между различными направлениями:

• теория динамического хаоса исследует сверхсложную упорядоченность, напр. явление турбулентности;

• теория детерминированного хаоса исследует хаотические явления, возникающие в результате детерминированных процессов (в отсутствие случайных шумов);

• теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;

• теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;

• лингвистическая синергетика и прогностика.

[править] Синергетический подход в естествознании

Основные принципы^{[5][6][7][8][9][10][11][12][13]}

• Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные — эволюционирующие системы.
• Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней
• Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, т.е — развития
• Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации или систему иного уровня
• Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы
• При переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все развивающиеся системы ведут себя одинаково (в том смысле, что для описания всего многообразия их эволюций пригоден обобщённый математический аппарат синергетики)
• Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации
• В сильно неравновесных состояниях системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии
• В неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и согласованность поведения элементов возрастает
• В состояниях, далеких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы — наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному относительно долговременному режиму системы — аттрактору. Заранее невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система

Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:

1. Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции.
2. Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия. В точке равновесия сколь угодно сложная система обладает максимальной энтропией и не способна к какой-либо самоорганизации. В положении, близком к равновесию и без достаточного притока энергии извне, любая система со временем ещё более приблизится к равновесию и перестанет изменять своё состояние.
3. Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Такие флуктуации обычно подавляются во всех динамически стабильных и адаптивных системах за счёт отрицательных обратных связей, обеспечивающих сохранение структуры и близкого к равновесию состояния системы. Но в более сложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне и усилению неравновесности, отклонения со временем возрастают, накапливаются, вызывают эффект коллективного поведения элементов и подсистем и, в конце концов, приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и через относительно кратковременное хаотическое состояние системы приводят либо к разрушению прежней структуры, либо к возникновению нового порядка. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то появление любых новаций в мире (эволюций, революций, катастроф) обусловленно действием суммы случайных факторов. Об этом говорили античные философы Эпикур (341—270 до н. э.) и Лукреций Кар (99-45 до н. э.)
4. Самоорганизация, имеющая своим исходом образование через этап хаоса нового порядка или новых структур, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности, обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие значения вероятностей своих флуктуаций. В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации. Недостаточно сложные системы не способны ни к спонтанной адаптации ни, тем более, к развитию и при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.
5. Этап самоорганизации наступает только в случае преобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, над отрицательными обратными связями. Функционирование динамически стабильных, неэволюционирующих, но адаптивных систем — а это и гомеостаз в живых организмах и автоматические устройства — основывается на получении обратных сигналов от рецепторов или датчиков относительно положения системы и последующей корректировки этого положения к исходному состоянию исполнительными механизмами. В самоорганизующейся, в эволюционирующей системе возникшие изменения не устраняются, а накапливаются и усиливаются вследствие общей положительной реактивности системы, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур, образованных из элементов прежней, разрушеной системы. Таковы, к примеру, механизмы фазовых пререходов вещества или образования новых социальных формаций.
6. Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи сопровождаются нарушением симметрии. При описании эволюционных процессов необходимо отказаться от симметрии времени, характерной для полностью детерминированных и обратимых процессов в классической механике. Самоорганизация в сложных и открытых — диссипативных системах, к которым относится и Жизнь, и Разум, а согласно общей теории относительности и вся Вселенная в целом^[14], приводят к необратимому разрушению старых и к возникновению новых структур и систем, что наряду с явлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в Природе.

[править] Псевдосинергетика

Наблюдаются случаи использования терминологии синергетики для придания веса псевдонаучным изысканиям^[15].

[править] Синергетика и право

Направление в правовой науке, которое появилось в 80-х гг 20 века.

см. например:

Венгеров А.Б. Синергетика, юридическая наука, право // Советское государство и право. - М.: Наука, 1986, № 10. - С. 39-45

Венгеров А.Б. Синергетика и политика // Власть силы, сила власти. Сборник научных трудов. - М.: Юристъ, 1996. - С. 42-60- С. 122-130

[править] Литература

• Аршинов В. И. Синергетика как феномен постнеклассической науки. — М., 1999.
• История и синергетика: Методология исследования. — М.: КомКнига, 2005. — 184 с. ISBN 5-484-00238-9
• История и синергетика: Математическое моделирование социальной динамики. — М.: КомКнига, 2005. — 192 с. ISBN 5-484-00239-7
• Бородкин Л. И. «Порядок из хаоса»: концепции синергетики в методологии исторических исследований // Новая и новейшая история, 2003, № 2.
• Бородкин Л. И. Синергетика и история: моделирование исторических процессов // История и математика: Анализ и моделирование социально-исторических процессов / Ред. Малков С. Ю., Гринин Л. Е., Коротаев А. В. — М.: КомКнига/УРСС, 2007. — С.8-48.
• Иванова, В. С., Баланкин, А. С., Бунин, И. Ж., Оксогоев, А. А. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994. — 384 с. ISBN 5-02-001818-X
• Капица С. П., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика и прогнозы будущего. — М., 1997.
• Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. — М.: Наука, 1994. — 236 с.
• Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Основания синергетики: Режимы с обострением, самоорганизация, темпомиры. — СПб.: Алетейя, 2002. — 414 с.
• Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Основания синергетики. Синергетическое мировидение. — М.: КомКнига, 2005. — 240 с. (3-е издание, дополненное. М.: Книжный дом "ЛИБРОКОМ", 2010. - 256 с.)
• Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Основания синергетики. Человек, конструирующий себя и свое будущее. — М.: КомКнига, 2007. — 232 с.
• Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Синергетика: нелинейность времени и ландшафты коэволюции. — М.: УРСС, 2007.
• Р. В. Манекин, Я. Г. Шемякин, А. В. Коротаев, И. Н. Ионов. Альтернативность истории. «Анналы». Научно-публицистический альманах. Выпуск № 3, отделение советской ассоциации молодых историков, Донецк, 1992.
• Г. Г. Малинецкий, А. Б. Потапов, А. В. Подлазов Нелинейная динамика: подходы, результаты, надежды. — М.: УРСС, 2006.
• Малинецкий, Георгий Геннадиевич Теоретическая история и математика // История и Математика: Макроисторическая динамика общества и государства. / Ред. Коротаев А. В., Малков С. Ю., Гринин Л. Е. — М.: КомКнига/УРСС, 2007. — С. 7—20. ISBN 978-5-484-01009-7.
• Н. Н. Моисеев Универсум. Информация. Общество. — М. «Устойчивый мир», 2001
• Назаретян А. П. «ЦИВИЛИЗАЦИОННЫЕ КРИЗИСЫ В КОНТЕКСТЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ИСТОРИИ Синергетика Психология Прогнозирование» Мир; ​2004 г.; 367 стр.; ISBN 5-03-003698-9
• Синергетическая парадигма. — М.: Прогресс-Традиция, 2007. — 564 с. ISBN 978-5-89826-263-1
• Лоскутов А. Ю., Михайлов А. С. Введение в синергетику. — М.: Наука, 1990.
• Чернавский Д.С. Синергетика и информация: Динамическая теория информации. Изд. 2-е, испр., доп. — М.: УРСС, 2004. ISBN 5-354-00241-9
• Летников Ф. А. Синергетика геологических систем. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. — 230 с.
• Леонтьева Л. С. Синергетический контекст масс-медийного становления // Электронный журнал «Знание. Понимание. Умение». — 2009. — № 1 - Философия. Политология.

[править] См. также

• Неравновесная термодинамика
• Самоорганизация
• Кибернетика
• Синергия
• Теория хаоса
• Реакция Белоусова-Жаботинского

[править] Ссылки

• Сайт по синергетике академика Курдюмова и книги
• Электронная библиотека по нелинейной динамике
• «Псевдосинергетика — новейшая лженаука». С. 110—119
• «О синергетике как точной науке и философии», А. Болдачев (критика «синергетической» философии)
• Методология анализа неустойчивых состояний в политико-исторических процессах
• Синергетическая теория информации

[править] «Синергетика» в словарях

• Синергетика / Новейший философский словарь
• Синергетика / Общая психология. Словарь

[править] Примечания