TechStandard

От хаоса к порядку. Синергетика как наука.

Синергетика исследует организационный момент, эффект взаи­модействия больших систем. Возникновение организационного пове­дения может быт обусловлено внешними воздействиями (вынужден­ная организация) или может быть результатом развития собственной (внутренней) неустойчивости системы в системе (самоорганизация).

Синергетика возникла в начале 70-х гг. XXвека. До этого време­ни считалось, что существует непреодолимый барьер между неорга­нической и органической, живой природой. Лишь живой природе при­сущи эффекты саморегуляции и самоуправления.

Синергетика пере­кинула мост между неорганической и живой природой. Она пытается ответить на вопрос, как возникли те макросистемы, в которых мы живем. Во многих случаях процесс упорядочения и самоорганизации связан с коллективным поведением подсистем, образующих систему. Наряду с процессами самоорганизации синергетика рассматривает и вопросы самодезорганизации - возникновения хаоса в динамических

системах. Как правило, исследуемые системы являются диссипативными, открытыми системами.

Основой синергетики служит единство явлений, методов и моде­лей, с которыми приходится сталкиваться при исследовании возник­новения порядка из беспорядка или хаоса - в химии (реакция Белоусова -Жаботинского), космологии (спиральные галактики), эколо­гии (организация сообществ) и т.д. Примером самоорганизации в гид­родинамике служит образование в подогреваемой жидкости (начиная с некоторой температуры) шестиугольных ячеек Бенара, возникнове­ние тороидальных вихрей (вихрей Тейлора) между вращающимися цилиндрами. Пример вынужденной организации - синхронизация мод в многомодовом лазере с помощью внешних периодических воздей­ствий. Интерес для понимания законов синергетики представляют процессы предбиологической самоорганизации до биологического уровня. Самоорганизующиеся системы возникли исторически в пери­од возникновения жизни на Земле.

Основы синергетики были заложены немецкий ученым Г. Хакеном ( автором книги "Синергетика" (М, 1980)), работами бельгийс­кого ученого И. Пригожина и его группы. Работы Пригожина по теории необратимых процессов в открытых неравновесных системах были удостоены Нобелевской премии (1977).

Модели синергетики -это модели нелинейных, неравновесных систем, подвергающихся действию флуктуации. В момент перехода упорядоченная и неупорядоченная фазы отличаются друг от друга столь мало, что именно флуктуации переводят одну фазу в другую. Если в системе возможно несколько устойчивых состояний, то флук­туации отбирают одну из них. При. анализе сложных систем, напри­мер, в биологии или экологии, синергетика исследует простейшие ос­новные модели, позволяющие понять и выделять наиболее существен­ные механизмы "организации порядка" избирательную неустойчи­вость, вероятностный отбор, конкуренцию или синхронизацию под­систем. Понятия и образы синергетики связаны, в первую очередь, с оценкой упорядоченности и беспорядка - информация, энтропия, кор­реляция, точка бифуркации и др. Методы синергетики в значитель­ной степени пересекаются с методами теории колебаний и волн, тер­модинамики неравновесных процессов, теории катастроф, теории фазовых переходов, статистической механики, теории самоорганиза­ции, системного анализа и др.

Классическая термодинамика в своем анализе систем отвлекалась от их сложности и проблем взаимосвязи с внешней средой. По суще­ству, она рассматривала изолированные, закрытые системы. Но в мире есть и открытые системы, которые обмениваются веществом, энерги­ей информацией со средой. В открытых системах тоже возникает энт­ропия, происходят необратимые процессы, но за счет получения ма­териальных ресурсов, энергии и информации система сохраняется, а энтропию выводит в окружающую среду. Открытые системы харак­теризуются неравновесной структурой. Неравновесность связана с адаптацией к внешней среде (система вынуждена изменять свою структуру), система может претерпевать много различных состояний неопределенность и т.д. Переход от термодинамики равновесных процессов, к анализу открытых систем ознаменовал крупный поворот в науке, многих отраслях научных знаний. В открытых системах обнаружен эффект самоорганизации, эффект движения от хаоса к порядку.

Дополнительно

Солнце и его влияние на землю
Каждому наверняка известно, что на Солнце нельзя смотреть невооруженным глазом, а тем более в телескоп без специальных, очень темных светофильтров или других устройств, ослабляющих свет. Пренебрегая этим советом, наблюдатель рискует получить сильнейший ожог глаза. Самый простой способ рассматриват ...

Внутренняя структура протона и новый способ получения энергии
Протон был открыт в начале 20-х г.г. в экспериментах с альфа-частицами. В опытах по рассеянию на протонах электронов и гамма-квантов были получены достоверные доказательства существования некой внутренней структуры у этой частицы. В 1970 г. в Стенфордском центре линейного ускорителя (СЛАК) удалось ...