Синергетика как новая методология научного исследования

Синерге́тика (от др.-греч. συν- — приставка со значением совместности и ἔργον — «деятельность») — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «…Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы…»[1].

Введя его Герман Хакен вкладывал в него 2 смысла. Первый – теория возникновения новых свойств у целого, состоящего из взаимодействующих объектов. Второй – подход, требующий для своей разработки сотрудничества специалистов из разных областей.

Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем), и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют как «глобальный эволюционизм» или «универсальную теорию эволюции», дающую единую основу для описания механизмов возникновения любых новаций подобно тому, как некогда кибернетика определялась, как «универсальная теория управления», одинаково пригодная для описания любых операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе и т. п. и т. д.

В центре кибернетики понятие информации (количествово информации)

Синергетика ставит вопрос о качестве информации и ее цели.

Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния.

Этот феномен трактуется синергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природе направления эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному и более совершенному.

Область исследований синергетики чётко не определена и вряд ли может быть ограничена, так как её интересы распространяются на все отрасли естествознания. Общим признаком является рассмотрение динамики любых необратимых процессов и возникновения принципиальных новаций. Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей теоретической физики.

Сметанина эдишн:

Новое междисциплинароное направление исследований, в рамках которого изучаются процессы перехода от хаоса к порядку и обратно в открытых нелинейных системах. (кибернетика и системные исследования).

Классическая наука

ñ детермининический стиль исследования

ñ В центре исследования процессы в замкнутых системах

ñ Идея линейности процессы в мире воспринимаются как обратимые во времени предсказуемые и ретросказуемые

ñ

Постнеклассическая наука (как я понимаю, это как раз намёк на синергетику)

ñ Новый образ детерминизма

ñ В центре процессы в открытых системах

ñ Идея нелинейности. Множественности качественно разных путей эволюции.

Детермини́зм (лат. determinare — определять, ограничивать) — учение о взаимосвязи и взаимообусловленности происходящих процессов и явлений^[1], доктрина о всеобщей причинности.

Базовые понятия синергетики:

ñ Система

ñ Структура

ñ Самоорганизация

ñ Сложные открытые системы

1. Система - единое начало, носитель форм будущей организации.

2. Структура - локализированный в определенных участках среды процесс.

3. Открытая среда - определенный вид сред, в котором обмениваются веществом, энергией, информацией с другими средами.

4. Самоорганизация - это возможность системы функционировать без нашего участия.

5.

В мировоззренческом плане идея нелинейности связана с группой идей:

- идея многовариантности, альтернативности путей эволюции

- идея выборна из данных альтернатив

- идея темпа эволюции (скорости развития процессов)

- идея необратимости эволюции.

Особенности феномена нелинейности состоят в следующем.

ñВо-первых, благодаря нелинейности имеет силу важнейший принцип «разрастания малого», или «усиления флуктуаций». При определенных условиях (далее будет показано, при каких именно) нелинейность может усиливать флуктуации – делать малое отличие большим, макроскопическим по последствиям.

ñВо-вторых, определенные классы нелинейных открытых систем демонстрируют другое важное свойство – пороговость чувствительности. Ниже порога все уменьшается, стирается, забывается, не оставляет никаких следов в природе, науке, культуре, а выше порога, наоборот, все многократно возрастает.

ñВ-третьих, нелинейность порождает своего рода квантовый эффект – дискретность путей эволюции нелинейных систем (сред). То есть на данной нелинейной среде возможен отнюдь не любой путь эволюции, а лишь определенный спектр этих путей. Вышеотмеченная пороговость чувствительности определенных классов нелинейных систем, кстати, также является показателем квантовости.

ñВ-четвертых, нелинейность означает возможность неожиданных, называемых в философии эмерджентными, изменений направления течения процессов. Нелинейность процессов делает принципиально ненадежными и недостаточными весьма распространенные до сих пор прогнозы-экстраполяции от наличного. Ибо развитие совершается через случайность выбора пути в момент бифуркации, а сама случайность (такова уж она по природе) обычно не повторяется вновь.

Особенности нелинейности реализуются:

1. Благодаря нелинейности происходит разрастание малого или усиление флуктуации.

2. Определенные классы Откр нелинейных систем демонстрируют порог чувствительности.

3. Нелинейности порождает квантовый эффект:на данной нелинейной среде возможен отнюдь нее любой путь эволюции,а лишь определенный спектр этих путей.

4. Нелинейности означает возможность неожиданных изменений. Ибо развитие совершается через случайность выбора пути в момен бифуркации,а сама случайность обычно не повторяется вновь.

Физика и социум:

Синергетику определяют также как физику открытых систем. Сегодня идеи синергетики используются почти во всех областях науки, и сама синергетика претендует на роль новой парадигмы (греч. paradeigma – пример, образец) естествознания и всей современной, постнеклассической науки.

Центральная идея синергетики – возможность спонтанной самоорганизации, т. е. – возникновения новых или усложнения существующих внутренних структур, по общим законам в материальных системах любой природы, живой, неживой и социальной.

Главными условиями самоорганизации считаются 1) значительная удаленность системы от равновесия, внутреннего или с окружающей средой; 2) открытый характер системы, т. е. дрейф энергии, вещества, магнитные, финансовые, информационные и др. потоки через систему; 3) взаимодействие между частями системы.

.
В синергетике эволюция трактуется как необратимый процесс. Существенную роль в понимании таких процессов играют время и хаотическая динамика. В свою очередь необратимость и эволюция возникают как следствия сложности коллективного поведения внутренне простых объектов. Одно из самых удивительных явлений в Природе и наиболее интригующая из проблем, с которыми сталкиваются исследователи, - это спонтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей или даже из хаоса. В повседневной жизни мы встречаемся с подобными явлениями, когда наблюдаем развитие растений и животных. Рассматривая их на больших масштабах времени, ученые приходят к проблемам эволюции и, в конечном счете, к вопросу о происхождении живой материи Наряду с попытками понять и объяснить чрезвычайно сложные биологические явления естественно возникает также вопрос об особенностях процессов самоорганизации в гораздо более простых системах неживого мира.

При наличии неустойчивости изменяется роль внешних воздействий. В определенных условиях ничтожно малое воздействие на открытую систему может привести к значительным непредсказуемым последствиям (раскрытие неустойчивости).

Синергетика и культура:

Через язык математического описания проступает фундаментальная общность процессов рождения, усложнения, видоизменения и тенденций к распаду структур в самых различных областях действительности. Структура – это локализованный в определенных участках среды процесс. Иначе говоря, это процесс, имеющий определенную геометрическую форму, способный к тому же перестраиваться и перемещаться в данной среде. В исследуемых относительно простых моделях возникает идея фундаментальной общности: сплошная среда содержит в потенциальной форме разные пути развития, разные виды локализации процессов (разные виды структур).

Синергетика вводит в научный оборот свой собственный, особый язык. Это язык таких понятий, как аттракторы и бифуркации, фрактали и детерминированный хаос. Как сделать данный язык доступным для каждого образованного человека? Здесь встает непростая задача – представить синергетические идеи в виде образов культуры, соотнести их с имеющейся концептуальной сеткой всякого культурного человека. При этом важно не исказить идеи и не утерять того богатого мировоззренческого содержания, которое за ними стоит.