Принципы синергетики

В усеченном варианте можно предложить семь основных принци­пов синергетики, из них:

Два принципа Бытия:

1) гомеостатичность;

2) иерархичность;

они характеризуют фазу стабильного функционирования системы, ее жест­кую онтологию, прозрачность и простоту описания, принцип иерархи­ческого подчинения Г.Хакена (долгоживущие переменные подчиняют себе короткоживущие), наличие устойчивых диссипативных структур-аттракторов, на которых функционирует система.

Пять принципов Становления:

3) нелинейность;

4) неустойчивость;

5)незамкнутость (те три «НЕ», которых всячески избегала класси­ческая методология и которые позволяют войти системе в хаотиче­скую креативную фазу, обычно это происходит за счет положительных обратных связей);

6) динамическая иерархичность (обобщение прин­ципа подчинения — рождение параметров порядка, когда приходится рассматривать взаимодействие более чем двух уровней и сам процесс становления есть процесс исчезновения, а затем рождения одного из них в процессе взаимодействия минимум трех иерархических уровней системы);

7) наблюдаемость (относительность к уровню наблюдения, масштабу пространственно-временного окна может даже превратить хаос в стабильное функционирование). Именно последние два прин­ципа включают принципы дополнительности и соответствия, кольцевой коммуникативности и относительности к средствам наблюдения, за­пуская процесс диалога внутреннего наблюдателя и метанаблюдателя.

Такой креативный взгляд на становление существовал в культуре всегда. Он представлялся, говоря современным системным языком. Триадой: Способ действия + Предмет действия = Результат действия и закреплен в самих глагольных структурах языка; в кор­нях двуполой асимметрии человека как биологического вида; в спосо­бе передачи информации. В античной философии эта триада представлялась: Теос (Логос) + Хаос = Космос. В синергетике ее экспликация есть процесс рождения иерархического уровня как результат взаимо­действия двух ближайших уровней:

· «управляющие сверхмедленные параметры верхнего мегауровня»

· «короткоживущие переменные низшего микроуровня»

· «параметры порядка, структурообразующие долгоживущие переменные мезоуровня».

Особое преимущество такой подход демонстрирует при изучении иерархических, открытых, самоорганизующихся систем.

Становление в иной интерпретации и есть кризис системы, смена одного устойчивого типа функционирования на другой. Рассмотрим вкратце его механизмы.

Любой эволюционный процесс выражен чередой смен оппозицион­ных качеств — условных состояний порядка и хаоса в системе, которые соединены фазами перехода к хаосу (гибели параметров порядка) и выхода из хаоса (самоорганизации). Из этих четырех стадий лишь одну стабильную мы относим к Бытию, гомеостазу системы, зачастую она наиболее протяженная по времени, остальные три так или иначе связаны с хаосом и относятся к Становлению или кризису.

В синергетике достаточно развиты универсальные методы и язык описания этих стадий, хотя она концентрирует внимание не на со­стояниях гомеостаза, состояниях достаточно обстоятельно изученных кибернетикой, теорией управления, где это проблема поддержания системы в заданном режиме, идея отрицательных обратных связей.

Фаза Становления связана на языке одного уровня с понятием бифуркации или катастрофы — скачкообразном изменении качества, смене типа решения системы. Последний подход, взгляд извне, от­вечает грубому описанию, когда представление о кризисе сведено в точку — точку бифуркации. В арсенале синергетических методов это прежде всего теория катастроф. Идея в том, что изначально задана онтология лишь одного структурного уровня — переменные, в терми­нах которых пишется бифуркационное уравнение для параметров по­рядка системы. Его решение однозначно за исключением одной точки бифуркации, где оно неустойчиво и скачком переходит на устойчивую альтернативную ветвь, происходит смена онтологии по горизонтали. Это взгляд извне, потому что здесь не распаковывается точка неста­бильности, становления. Все механизмы хаоса за кадром: от одного состояния гомеостаза мы сразу переходим к другому. Система почти всегда устойчива, и наблюдатель, точнее метанаблюдатель, вполне классический. Но и в этом подходе можно уловить предкризисные явления —так называемые флаги катастроф: критическое замедление характерных ритмов системы, увеличение амплитуды возможных флук­туации около «умирающего» параметра порядка в окрестности точки катастрофы. Уровень общности теории катастроф таков, что эти явле­ния, хорошо известные в физике фазовых переходов, начинают сейчас находить приложения в экономике, психологии, искусстве. Теория ка­тастроф помогает составить модель, сконструировать эволюционное дерево альтернативных путей, отвлекаясь от внутренних механизмов действующих на перекрестках истории систем.

 Сегодня наи­более изучена стадия перехода к хаосу. Уже простейшие системы с тремя степенями свободы типа климатической модели Лоренца де­монстрируют всю палитру универсальных сценариев вхождения в хаос. Это сценарий Фейгенбаума — бесконечный каскад бифуркаций удвое­ния периода с универсальным скейлингом, сценарий Помо — переход к хаосу через перемежаемость и сценарий Рюэля-Такенса — после трех бифуркаций возможно появление странного аттрактора. Их уни­версальность объясняется тем, что сценарии классифицируются также в терминах простейших катастроф и имеют тот же уровень общно­сти и структурной устойчивости. Именно поэтому динамический хаос распространен не только в физике и естествознании, но и в обще­стве, психике, творчестве. Например, простейший дискретный аналог логистического отображения, приводящий к хаосу по сценарию Фей­генбаума, описывает модели турбулентности, банковского обращения капитала и т.д. На определенном этапе развития дерева бифуркаций или при воз­никновении странного аттрактора наступает стадия хаоса, несущая в себе как богатство возможных структур, так и невозможность их пол­ного постижения и реализации.

Более общей ситуацией в теории динамического хаоса явля­ется режим квазиаттрактора, т. е. систем, в которых помимо областей хаотического движения существуют островки стабильности, разделенные пограничными областями очень сложной структуры. Для квазиаттракторов также характерны структурные переходы хаос-хаос, когда какие-то стабильные области растворяются в хаосе и возникают другие. Но всякий раз система имеет ростки всего много­образия структур, распознаваемых в хаосе. С этими образами можно было бы соотнести принцип «бытие в становлении» — смесь стихий, видимо, и должно быть в жизни, когда не только структура видна на одном масштабе, а хаос — на другом, но и они сосуществуют одновременно в одной реальности.

Наконец, процесс перехода хаос — порядок — рождение параметра порядка, выбор среди альтернатив и потенций и есть «мистиче­ский» момент рождения структуры. То, что часто принято называть самоорганизацией, есть ее завершение, просто эффектный видимый процесс выхода на аттрактор с границы области его притяжения. Но дело в том, что в стадии хаоса еще нет развитого аттрактора, он дол­жен еще родиться. Видимо, можно ожидать нескольких сценариев самоорганизации.

Первый из них, когда какая-то локальная квазистабильная структура начинает конкурировать с другими пространственными структурами, постепенно увеличиваясь, тогда выбор альтернативы будет связан с тем, в какой из них оказалась система в момент выхода из режима хаоса за счет изменения внешних условий, а вероятность, соответствен­но, с долей времени пребывания в ней. Второй сценарий — переход из бесструктурного однородного хаоса, типа генерации лазера, или морфогенеза по Тьюрингу, когда происходит явление чисто коллективного возникновения структур. Третий — череда обратных бифуркаций, совершенно вуалирующих процесс стабилизации структуры (выход по <корневищу к стволу, конвергентностная эволюция). Все эти сценарии, с учетом принципа наблюдаемости, могут сосуществовать одновре­менно, реализуя пригожинский принцип «порядок через флуктуации».

Завершая этот краткий обзор, дадим неполный перечень проблем синергетики. До сих пор не существует строгого критерия степени упорядоченности в процессах самоорганизации, чисто энтропийное описание здесь отказывает, слишком неравновесна, открыта и иерархична система; скорее, здесь работает S-критерий Ю.Л. Климонтовича и расхожая фраза «порядок из хаоса» пока не обрела матема­тического фундамента. Не ясны многие вопросы с хаосом в кван­товых системах. Активно исследуются новые языки синергетики — клеточно-автоматная реальность, моделирующая почти в аналоговой форме нейро -, социо- и популяционные процессы. Развивается ин­тересное направление кризисных явлений — режимы с обострением и самоорганизованная критичность. Выхо­дит множество работ по описанию когнитивных процессов творческой активности, механизмам функционирования мозга. Ведутся большие исследования по изучению сверхсенситивных структур динамического хаоса, его коммуникативных возможностей, позволяющих связывать в кризисных точках разные иерархические уровни реальности, что, ви­димо, позволит понять единство синхронизмов космоса и биосферы, человека и природы, генетические механизмы. Эти же механизмы, видимо, отвечают за возможность устойчивого развития и коэволюцию систем и сообществ.[15]