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

Нетрадиционные методы производства энергии
Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическ ...

Эволюция и самоорганизация химических систем. Макромолекулы и зарождение органической жизни
Понятие самоорганизация означает упорядоченность существования материальных динамических, то есть качественно изменяющихся систем. Оно отражает особенности существования таких систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие уровни сложности и системной упорядоченности или матер ...