2015-05-27
3676
Синерге́тика (от др.-греч. συν- — приставка со значением совместности и ἔργον «деятельность»), или теория сложных систем[1] — междисциплинарное направление науки, изучающее общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других) на основе присущих им принципов самоорганизации[2]. Синергетика является междисциплинарным подходом, поскольку принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же безотносительно природы систем, и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.
Итак, основой синергетики являются три основные идеи: неравновесность, открытость и нелинейность.
Неравновесность – состояние открытой системы, при котором происходит изменение ее макроскопических параметров, то есть ее состава, структуры и поведения.
Открытость – способность системы постоянно обмениваться веществом (энергией, информацией) с окружающей средой и обладать как «источниками» - зонами подпитки ее энергией окружающей среды, так и «стоками» – зонами рассеяния, «сброса» энергии.
Нелинейность – свойство системы иметь в своей структуре различные стационарные состояния, соответствующие различным допустимым законам поведения этой системы.
Синергетика изучает два типа структур: диссипативные и нестационарные (эволюционирующие).
Диссипативные структуры – структуры, возникающие в процессе самоорганизации, для осуществления которых необходим рассеивающий (диссипативный) фактор. Возникновение диссипативных структур носит пороговый характер. Новая структура всегда является результатом раскрытия неустойчивости в результате флуктуаций. Флуктуации – движения элементов микроуровня, обычно расцениваемые как случайные и не составляющие интереса для исследователя. В зависимости от своей силы флуктуации, воздействующие на систему, могут привести ее к различным вариантам дальнейшего существования. Выбор вариантов происходит в точке бифуркации. Точка бифуркации представляет собой переломный, критический момент в развитии системы, в котором она осуществляет выбор пути; иначе говоря, это точка ветвления вариантов развития, точка, в которой происходит катастрофа.
Нестационарные (эволюционирующие) структуры возникают за счет активности нелинейных источников энергии. Здесь структура – это локализованный в определенных участках среды процесс, имеющий определенную геометрическую форму и способный развиваться, трансформироваться или же переноситься в среде с сохранением формы.
Предметом изучения синергетики (или по другой версии названия этой науки — неравновесной термодинамики) являются нелинейные процессы в различных средах (физических, химических, биологических, социумных), находящихся в состоянии, далеком от равновесия. Вот, для примера, список областей, при изучении которых применим формализм синергетики: тепловая конвекция, волны в плазме, течение химических и биохимических реакций, колебания численности биологических популяций, движение некоторых небесных тел, погодные и климатические изменения, демографические процессы и т. д. Причем следует особо подчеркнуть (хотя это и так понятно), что перечисленные объекты научного изучения не являются в целом предметом синергетики. Синергетика изучает и стремится описать, в том числе и математически, лишь некоторый, достаточно специфический класс явлений в перечисленных и других средах, в моменты, когда те находятся в неустойчивых, далеких от равновесия (неравновесных) состояниях. Пока некий процесс в физической, химической или другой среде протекает согласно специфическим для этой среды закономерностям (обычно линейным), все происходящие в нем явления вполне адекватно описываются в рамках соответствующих специальных дисциплин (физики, химии, астрономии, биологии и т.д.). Но при потере процессом равновесия — скажем, при значительном внешнем притоке энергии — в нем могут возникать эффекты, никак не связанные с его природой (физической, химической и т.д.).
