TechStandard

От хаоса к порядку. Синергетика как наука.

Немецкий физик

Герман Хакен термином “синергетика” предложил обозначить совокупный, коллективный эффект взаимодействия большого числа подсистем, приводящих к образаванию устойчивых структур и самоорганизации в сложных системах.

Конечно, феномен перехода от беспорядка к порядку, упорядочения ученые знали и до этого. В качестве примеров самоорганизации в неживой природе можно привести авторегуляцию, принцип наимень­шего действия и принцип

Ле-Шателье. Было открыто самопроизволь­ное образование на Земле минералов с более сложной кристаллической решеткой. В химии известны процессы, приводящие к образованию ус­тойчивых структур во времени. Примером является реакция Белоусова-Жаботинского, где раствор периодически меняет свой цвет от крас­ного к синему в зависимости от концентрации соответствующих ионов.

В физике явления самоорганизации встречаются от атомных объектов и кончая галактическими системами. Лично Г. Хакен счита­ет маяком синергетики лазер. Атомы, внедренные в лазер, могут воз­буждаться действием энергии извне, например, путем освещения. Если внешняя энергия недостаточна, лазер работает как радиолампа. Ког­да же она достигает мощности лазерной генерации, атомы, ранее ис­пускавшие волны хаотично и независимо, начинает излучать один громадный цуг волн длиной около 300 000 км. Атомная антенна на­чинает осциллировать в фазе, и волны совершают как бы одно кол­лективное движение.

Биологические и социальные системы поддерживают упорядочен­ные состояния, несмотря на возмущающие влияния окружающей среды.

Синергетика исследует особые состояния систем в области их не­устойчивого состояния, способность к самоорганизации, точки бифур­кации (переходные моменты, переломные точки).

Синергетические закономерности

Как же синергетика объясняет процесс движения от хаоса к порядку, процесс самоорганизации, возникновения нового”?

1. Для этого система должна быть открытой, и от точки термодинамического равновесия. По мнению Стенгерс, большинство систем открыты - они обмениваются энергией, веществом информацией с окружающей средой. Главенствующую роль в окружающем мире играет не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновестность, от есть непрерывно флуктуируют.

2. Фундаментальным условием самоорганизации служит возникновение и усиление порядка через флуктуации.

3. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организации системы не выдерживает и разрушается, и принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотич­ным или она перейдет на новый, более дифференцированный и высо­кий уровень упорядоченности. В точке бифуркации система может на­чать развитие в новом направлении, изменить свое поведение. Под точ­кой бифуркации понимается состояние рассматриваемой системы, пос­ле которого возможно некоторое множество вариантов ее дальнейше­го развития. Примером бифуркаций могут служить "выбор спутника жизни", '' ситуации выбора учебного заведения". Наглядный образ бифуркации дает картина В. М. Васнецова "Рыцарь на распутье".

4. Новые структуры, возникающие в результате эффекта взаимо­действия многих систем, называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания бо­лее простых, на смену которым они приходят. В точке бифуркации система встает на новый путь развития. Те траектории или направле­ния, по которым возможно развитие системы после точки бифурка­ции и которое отличается от других относительной устойчивостью, иными словами, является более реальным, называется аттрактором. Аттрактор- это относительно устойчивое состояние системы, притя­гивающее к себе множество "линий" развития, возможных после точ­ки бифуркации. Случайность и необходимость взаимно дополняют друга в процессе возникновения нового.

Дополнительно

Технология выращивания сахарной свеклы в Сумской области
Сахарная свекла - важная техническая культура, корнеплод которой достигает 500г и больше, содержит 19-22% сахара и более, является основным сырьем для сахарной промышленности. Кроме сахара, в процессе переработки корнеплодов получают ценные дополнительные продукты - мелясу и жом. Ботва сахарной св ...

Эволюция энергетических процессов у эубактерий
В главах 11 и 12 были обсуждены проблемы возникновения первичной клетки из гипотетической протоклетки и последующего пути прогрессивной эволюции первичной клетки. Как было обнаружено в 70-х гг., на раннем этапе этого пути могло произойти выделение трех основных ветвей, каждая из которых самостояте ...