Главная | Обратная связь

Глава 3. Методологические аспекты синергетики

Функционирование синергетики в современной научной культуре естественно рассматривать таких аспектах : синергетика как картина мира; синергетика как наука и синергетика как методология.

Необходимо сказать о критериях отбора методологических принципов. В первую очередь, принципы синергетики могут находиться в отношении кольцевой зависимости. Например, понятие гена нельзя рассматривать без обращения к понятию организма в целом, так как он является его составной частью. Во-вторых, количество принципов должно быть ограничено, иначе возникает сложность в их одновременном использовании. Важно отметить, что представленная система принципов в равной мере описывает и равновесные, и неравновесные системы, что стало одним из критериев отбора.

В. И. Аршинов [1] для определения методологии синергетики вводит понятие контингентности: «Контингентность – это нечто "среднее" между тем, что случается необходимо, закономерно, что не может не случиться, коль скоро созданы (или заданы) требуемые условия (начальные или граничные) и тем, что чисто случайно. Срединность контингентности не статистическая, но категориальная или, скорее, бытийная.»

Каждый эволюционный процесс выражен процессом смены противоположных условных качеств – состояний порядка и хаоса системы, которые соединены между собой этапами перехода к хаосу (гибели структуры) и выхода из хаоса (самоорганизации). Из этих стадий одна является стабильной и относится к Бытию, иначе говоря, гомеостазу системы, зачастую она наиболее протяженная по времени, остальные же этапы тем или иным образом связаны с хаосом и относятся к Становлению системы или кризису. Условность такого ранжирования фаз перехода заключается в том, что во всяком порядке есть доля хаоса и, в свою очередь, хаос может содержать элементы порядка. Проблема состоит в мере их смешивания, в том числе и категории порядка и хаоса зависят, в свою очередь, от позиции наблюдателя. Синергетика в достаточной мере развила универсальные методы и язык описания данных стадий.

В. Буданов [3] приводит две группы принципов синергетики: принципы Бытия и принципы Становления. К первой группе относятся гомеостатичность и иерархичность. Они характеризуют стабильность функционирования системы, ее прозрачность и простоту описания. Принципы Становления характеризуют фазу преобразования, обновления системы. К ним относятся: нелинейность, неустойчивость, незамкнутость, динамическая иерархичность, наблюдаемость. При этом различают порождающие принципы Становления (нелинейность, неустойчивость, незамкнутость), которые являются необходимым и достаточным условием его реализации, и конструктивные принципы Становления (динамическая иерархичность, наблюдаемость), которые описывают сборку, детали и конструкцию процесса становления, а также его понимание наблюдателями и сопряжение со средой.

 

§ 1. Структурные принципы Бытия

Следует более подробно охарактеризовать каждый из принципов. Гомеостатичность заключается в поддержании функционирования системы в определенных границах. Гомеостаз – это сохранение системы, ее внутренних характеристик в некоторых рамках, позволяющих ей следовать к своей цели – аттрактору. Согласно Н. Винеру, всякая система телеологична, т.е. имеет цель существования. При этом, от цели-эталона-идеала (реальной или воображаемой) система получает корректирующие сигналы, позволяющие ей не сбиться с пути. Данная корректировка осуществляется за счет отрицательных обратных связей (доля сигнала с выхода системы подается на вход с обратным знаком), подавляющих любое отклонение в программе поведения, возникшее под действием внешних воздействий среды. Аттракторы существуют только в открытых диссипативных системах, то есть рассеивающих энергию, вещество, информацию, и описывают финальное поведение системы, которое обычно намного проще переходного процесса. Этот принцип объединяет многие идеи кибернетики, системного анализа и синергетики.

Особенность принципа структурной иерархичности состоит в составной природе вышестоящих уровней по отношению к нижестоящим. Иными словами, то, что для низшего уровня есть структура-порядок, для более высокого уровня является элементом хаоса, строительным материалом. То есть Космос предыдущей структуры служит Хаосом последующей, например, говорят: нуклоны образованы кварками, ядра – нуклонами, атомы – ядрами и электронами, молекулы – атомами, общество – людьми, слова – звуками.

Всякий раз элементы, связываясь в структуру, передают ей часть своих функций, степеней свободы, которые теперь выражаются от лица коллектива всей системы, причем на уровне элементов этих понятий могло и не быть. Эти коллективные переменные «живут» на более высоком иерархическом уровне, нежели элементы системы.

 

§ 2. Порождающие принципы Становления

Выполнение принципов Становления является необходимым и достаточным условием рождения в системе нового качества.

Принцип нелинейности заключается в нарушении принципа суперпозиции в некотором явлении, то есть результат суммы воздействий на систему не равен сумме результатов этих воздействий. Дело в том, что принцип суперпозиции является определяющим свойством линейных систем и состоит в том, что сумма решений есть решение, или иначе – результат суммарного воздействия на систему есть сумма результатов, так называемый линейный отклик системы, прямо пропорциональный воздействию. Любая граница целостности объекта, его разрушения, разделения, поглощения, предполагает нелинейные эффекты. Можно сказать, что нелинейность «живет», проявляется наиболее ярко находясь вблизи границ существования системы.

Принцип незамкнутости или открытости состоит в невозможности игнорирования взаимодействия системы с ее окружением. В замкнутых системах с очень большим количеством частиц справедлив второй закон (второе начало) термодинамики, который гласит, что энтропия S (мера хаоса) со временем возрастает или остается постоянной ΔS ≥ 0, то есть хаос в замкнутой системе не убывает, он может только возрастать, порядок системы обязательно исчезнет. Именно качество открытости позволяет эволюционировать системам от простого к сложному, развивать программу роста организма из клетки-зародыша. Иными словами, иерархический уровень может развиваться, усложняться только при условии обмена веществом, энергией, информацией с другими уровнями.

Более того, гомеостатические структуры – это структуры, которые находятся в равновесии со средой, то есть не обладают максимально возможной энтропией. Они могут существоватьтолько в открытых, диссипативных системах, и в больших системах их называют устойчивыми неравновесными структурами, поддерживающими себя благодаря внешним потокам вещества, энергии, информации. На языке иерархических уровней принцип открытости подчеркивает два важнейших фактора. Во-первых, это возможность явлений самоорганизации бытия в форме существования стабильных неравновесных структур макроуровня (открытость макроуровня к микроуровню при фиксированных управляющих параметрах). Во-вторых, это возможность самоорганизации становления, то есть возможность смены типа неравновесной структуры, типа аттрактора (открытость макроуровня к мегауровню меняющихся управляющих параметров системы).

Дело в том, что при переходе от одного положения гомеостаза к другому, система становится обязательно открытой в точках неустойчивости. Даже если первоначально использовалась замкнутая модель, в подобных точках ее следует расширить до открытой модели.

Принцип неустойчивости – это состояние открытой системы, в котором она чувствительна к отклонениям, иначе говоря, находится в точке бифуркаци (выбора). То есть сколь угодно слабые воздействия могут повлиять на ее поведение. Правильно говорить о неустойчивом состоянии, которому отвечает точка в пространстве управляющих параметров (мегауровень), именно ее и называют точкой бифуркации. Иногда говорят о моменте бифуркации, когда параметры проходят эту критическую точку. Они непременны в любой ситуации рождения нового качества и характеризуют рубеж между новым и старым. Например, высшая точка перевала отделяет одну долину от другой, или это неустойчивое положение шарика на бугорке.

Значимость точек бифуркации состоит еще и в том, что только в них можно не силовым, а информационным способом, то есть сколь угодно слабыми воздействиями, повлиять на выбор поведения системы, на ее судьбу. Тем не менее, необходимо оговориться - не всякие бифуркации являются точками выбора, очень часто они безальтернативны (в первом приближении), например, большинство фазовых переходов в неживой природе, в частности, замерзание и закипание воды.

Принцип динамической иерархичности (эмерджентности) - это основной принцип прохождения системой точек бифуркаций, ее становления, рождения и гибели иерархических уровней. Этот принцип описывает возникновение нового качества системы по горизонтали, т.е. на одном уровне, когда медленное изменение управляющих параметров мегауровня приводит к бифуркации, неустойчивости системы на макроуровне и перестройке его структуры. Это обобщение принципа подчинения на процессы становления — рождение параметров порядка, когда приходится рассматривать взаимодействие более чем двух уровней. Сам процесс становления есть процесс исчезновения, а затем рождения одного из них в процессе взаимодействия минимум трех иерархических уровней системы, здесь, в отличие от фазы бытия, переменные параметра порядка, напротив, являются самыми быстрыми, неустойчивыми переменными, среди конкурирующих макрофлуктуаций. В синергетике это представлено как процесс самоорганизации, рождения параметров порядка, структур из хаоса микроуровня.

Принцип наблюдаемости в синергетике - это относительность интерпретаций к масштабу наблюдений и изначальному ожидаемому результату. То есть понятия порядка и хаоса, Бытия и Становления относительны к масштабу наблюдения. Принцип наблюдаемости подчеркивает ограниченность и относительность человеческих представлений о системе в конечном эксперименте. В частности, это принцип относительности к средствам наблюдения, который заявляет свои права в теории относительности и квантовой механике. В теории относительности метры и секунды свои для каждого движущегося наблюдателя, и то, что одновременно для одного не одновременно для другого. В квантовой механике, измеряя точно одну величину, мы находимся в неведении относительно многих других (принцип дополнительности Бора). В синергетике - это относительность интерпретаций к масштабу наблюдений и изначальному ожидаемому результату. С одной стороны, то, что являлось хаосом с позиций макроуровня, становится структурой при переходе к масштабам микроуровня. Сами понятия порядка и хаоса, Бытия и Становления относительны к масштабу - окну наблюдений. Таким образом, целостностное описание иерархической системы складывается из коммуникации между наблюдателями разных уровней. Это подобно тому, выполняют коммуникацию наблюдатели разных инерциальных систем отсчета в теории относительности, или создается общая научная картина мира из множества дисциплинарных картин.

Принцип наблюдаемости понимается как открытый комплексный эпистемологический принцип, его включение делает систему принципов синергетики открытой к дополнению философско-методологическими и системными интерпретациями.

 

 

 

Заключение

В заключение, необходимо сказать о широте возможных областей применения синергетики не только в физике, химии, социологии, но также и других предметных областях, например, в информатике. Синергетический компьютер, основанный на принципах данной дисциплины, используется для распознавания образов. Исследования показали, что такого рода компьютер может выбирать и реконструировать одно из человеческих лиц из некоторого набора лиц, сохраненных в его памяти, то есть реконструировать лицо по частичным данным. Данные эксперименты направлены на дальнейшее развитие – распознавание и достраивание целостного образа по характерным деталям человеческой внешности или даже эмоций. Добронравова И.С утверждает: «Синергетика, математически описывая необратимые качественные изменения, обеспечивающие переход от про­стого к сложному, оказывается теоретическим описанием развивающихся систем Изучение их имеет огромное зна­чение, потому что большинство интересующих нас сис­тем — и мы сами, и города, в которых мы живем, и, нако­нец, наша планета — относится именно к такому типу.

Возможности практического применения достижений синергетики огромны и еще не до конца исследованы. На­пример, в ведении синергетики находится вся область ко­герентных процессов, использование которых позволило создать голографию, лазерную технику, безлинзовую и волоконную оптику. Синергетический подход к человече­скому организму как развивающейся целостной системе уже сейчас теоретически обеспечивает первые шаги биоре­зонансной диагностики и терапии.

Однако, новый подход требует пересмотра привычных для классической и даже современной науки методологи­ческих установок, сложившихся при изучении равновесных изолированных систем. Так, автоволны как бы «забыва­ют» начальные условия своего возникновения. В этом их отличие от механических систем, жестко зависящих от на­чальных условий движения. В то же время, само возник­новение этих устойчивых структур основано на неравно­весности и является закреплением случайного отклонения от равновесия, что поддерживается какими-либо фактора­ми: внутренними (химическая реакция, диффузия) или внешними (поток энергии). Регресс нереализовавшихся воз­можностей при выборе системой одного из путей в точке их разветвления демонстрирует как наличие необратимо­сти качественных изменений, так и связанную с ними диа­лектику прогресса и регресса, возможного и действительно­го в развитии системы.» [6]

Современная наука постепенно приходит к выводу о том, что микро- и макросимметрия существуют, то есть можно говорить о тождественности Мира в целом с его составными элементами. Дело в том, что наличие как философских, так и физико-математических абстракций, оторванность предмета от конкретизации могли позволить сделать подобный вывод как в древности, так и сейчас. Синергетика же, как дисциплина о самоорганизующихся системах, может придать этому древнему философскому принципу наполненности конкретным содержанием. По сути, это и есть синергетический принцип, что подтверждает роль направления синергетики в современной науке.

Синергетика ориентирована на исследование принципов построения системы, её возникновения, развития и усложнения, то есть на изучение самоорганизации. Синергетика является не только своеобразным синтезом множества научных подходов к исследованию, методологических систем, теоретических построений, но и перевод их в новые измерения постнеклассичесной науки, что отражается в формировании соответствующего категориального аппарата. В результате получаются новые измерения природной и социальной действительности, возникают новые методы описания, анализа, типологизации, интерпретации явлений и процессов и их осмысления.

Тем не менее, синергетика не является сложившейся наукой. К этому направлению междисциплинарных исследований продолжают присоединяться представители различных научных областей, которые, безусловно, идут к осмыслению синергетических положений с позиций своей конкретной специализации.

Возникает и становится актуальной задача философского осмысления синергетики, которая понимается одновременно как ее переосмысление в контексте междисциплинарных направлений в качестве «нелинейной науки» о хаосе и теории сложности, направлений, которые выстраиваются при методологическом сопровождении и при помощи синергетически ориентированных коммуникативных стратегий узнавания, организации пространств межличностной «встречи» и диалога, контактов естественнонаучного и социогуманитарного знания, в моделировании процессов устойчивого развития, в современной психотерапевтической практике и много другого. Эту задачу можно сформулировать и иным образом, как вопрос о познании познания в контексте синергетического подхода, понимаемого как эволюционный, междисциплинарный, коммуникативно-деятельностный процесс.

Также, вследствие междисциплинарной специфики синергетики, процесс ее философского самоопределения и открытости контексту культуры не может существовать в изоляции от разработки общих вопросов философии науки и техники, а также от формирования теоретико-познавательных проблем. Следовательно, для философского самоопределения синергетики принципиальное значение имеют такие работы в области философии науки и физики, которые ориентированны на деятельностный подход к анализу природы научного знания и руководствуются пониманием, в рамках которого в должной мере учитывается «диалоговая» кольцевая природа взаимодействия теории и эксперимента в процессе развития научного познания. Однако диалог философии науки и синергетики находится пока что в начальной стадии и нуждается в придании ему нового качества междисциплинарности. Это крайне важно в связи со все более широким использованием представлений и понятий синергетики в современном социогуманитарном знании.

 

Список использованных источников:

1. Аршинов В.И. Синергетика как феномен постнеклассической науки. М.: ИФ РАН, 1999

2. Аршинов В.И., Буданов В.Г. Синергетика: эволюционный аспект // Самоорганизация и наука. М., 1994

3. Буданов В. Г. Методология синергетики в постнеклассической науке: принципы и перспективы http://www.intelros.ru/

4. Буданов В.Г. Синергетика: история, принципы, современность http://spkurdyumov.narod.ru/

5. В.Г. Буданов Синергетика: Мировоззрение, методология, наука

6. Добронравова И.С. Синергетика: становление нелинейного мышления. К., 1990.

7. Капица С. П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г.. Синергетика и прогнозы будущего. М.: Наука. 1997

8. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. М., 1994

9. Хакен Г. Информация и самоорганизация: макроскопический подход к сложным системам. М., 1991

10. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980