Идеи синергетики и их применение в естественных и социальных науках

Название учебного заведения

Реферат на тему: «ИДЕИ СИНЕРГЕТИКИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ЕСТЕСТВЕННЫХ И СОЦИАЛЬНЫХ НАУКАХ»

Выполнила студентка……………..

Проверил:…………………………..

Петрозаводск 2010

ВВЕДЕНИЕ

На рубеже очередного столетия и тысячелетия четко обозначились основные проблемы, с которыми столкнулось человечество, и сценарии дальнейшего развития. С одной стороны, его численность и суммарное техногенное воздействие на экосистему Земли стали настолько значительными, что вплотную приблизились к пороговым значениям. С другой стороны, человечество вступило в этап своего развития, который называют информационным обществом. Главные его характеристики — компьютерная революция и экспоненциальное нарастание информационных потоков. В этих условиях появление новых парадигм познания вполне закономерно, и наиболее интегральной из них становится синергетика.

Синергетика — новое направление в познании человеком природы, общества и самого себя, смысла своего существования. Новое качество в познании достигается за счет использования нелинейного мышления и синтеза достижений различных наук при конструировании образа мироздания. Когда в конце советского периода нашей истории термин “синергетика” появляется в специализированных словарях, он используется прежде всего для обозначения нового направления научных исследований. Так, по определению философского словаря (М.: Политиздат, 1991. — С. 407), синергетика — это область научного знания, в которой посредством междисциплинарных исследований выявляются общие закономерности самоорганизации, становления устойчивых структур в открытых системах. Словарь по кибернетике (Киев, 1989. — С. 585) задачу синергетики видит в выявлении общих закономерностей и единства методов описания и моделирования процессов эволюции и самоорганизации в физических, химических, биологических, экологических, социологических, вычислительных и других естественных и искусственных системах.

Утверждая принципы нелинейного мышления, синергетика идет на смену классическим философско-методологическим системам, не способным подняться выше идеологических установок, узости или односторонности в подходе к процессу познания. Исходя из этих причин, синергетика стремится к адекватному восприятию и трезвой оценке подходов, свойственных всем ветвям познавательной деятельности, включая оккультные науки, религиозно-теологические, теософские и тому подобные системы. Она тем самым освобождает мысль человека от каких бы то ни было догм, шор и открывает неограниченные просторы проявлениям его разума, развитию познавательных потенций и творчества. Единственное ограничение, которое науке и человеку в его творческой деятельности следует принять во внимание, связано с этическими соображениями.

В теоретическом плане синергетика выступает в роли своеобразной метанауки, исследующей общий характер закономерностей как бы растворенных в частных науках. Для нее представляют интерес, говоря словами Ю.А. Данилова, системы из самой сердцевины предметной области частных наук, которые она извлекает и исследует, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами (См.: Данилов Ю.А. Роль и место синергетики в современной науке // Онтология и эпистемология синергетики. — М.: ИФ РАН, 1997. — С. 7). В этом смысле синергетика начинает соперничать с философскими системами.

В прикладном плане синергетика проявила себя с момента своего зарождения, поскольку возникла на почве некоторых точных наук (физика, химия, математика) в виде попыток решить конкретные проблемы на основе синергетического подхода и специфических методов. Затем область применения синергетических методов в различных науках, в том числе и гуманитарного профиля, стала быстро расширяться. На этом поприще синергетика стала серьезно соперничать с кибернетикой, системным подходом и т.д. Слияние теоретико-методологических разработок, мировоззренческих подходов и эмпирических исследований междисциплинарного порядка привело к появлению укрупненных прикладных разделов синергетики, таких, например, как социальная синергетика.

Отсюда становится понятным, почему сегодня так важно, чтобы синергетика изучалась каждым образованным человеком и прежде всего теми, кто в силу своих профессиональных обязанностей ученого, руководителя, инженера, экономиста, предпринимателя, педагога не может оставаться в стороне от современной революции в естествознании и обществознании, новых тенденций в научном познании.

Раздел I. СИНЕРГЕТИКА КАК НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И НОВОЕ МИРОПОНИМАНИЕ

Термин "синергетика" происходит от греческого "синергос" — совместно действующий. Он был впервые применен для обозначения нового научного направления профессором университета Штутгарта (Германия) Германом Хакеном. Он стал использовать его в этих целях на своих лекциях в 1969 г. Таким образом, в самом названии нового научного направления его автором была заложена идея междисциплинарности и совместного действия. В данном случае имеются в виду совместные усилия ученых многих областей знания по поиску новых парадигм познания явлений природы, общества и созданию научной картины мира, отвечающей современным требованиям. На стыках наук, на путях их интеграции в рамках нелинейного мышления и теории самоорганизации появляется возможность действительно по-новому взглянуть на результаты исследований в астрономии и космологии, физике и химии, математике и информатике, биологии и экологии, других естественных науках, науках о человеке и медицине, в различных отраслях обществознания и технических наук. При этом происходит не только интеграция научных достижений, связанных с использованием различных теоретико-методологических направлений современности, но и обращение к наиболее продуктивным идеям всех времен и народов, в частности, к идеям, восходящим к древности как на Востоке, так и на Западе.

У мыслителей Востока (особенно Китая и Индии) синергетика заимствует и развивает далее философские концепции целостности мироздания (все во всем) и идею общего закона, единого пути (пути Дао), которому следует мир в целом, и человек в нем. От Запада же она наследует традиции анализа с использованием математического аппарата, опору на эксперимент. Среди философских течений нового времени на становление синергетики оказали влияние не только диалектический материализм, но и некоторые идеи позитивизма, онтологизма, редукционизма, релятивизма, постмодерна. На такой концептуальной основе синергетика ведет диалог с прошлым, настоящим и будущим. В итоге формируется принципиально новая теория и методология познания, которая, опираясь на последние достижения математического моделирования с помощью современной вычислительной техники, стала формировать современное научное мировоззрение и выступать конкурентом философии, бывшей прежде монополистом в этой области.

Синергетика — это не только своеобразный синтез многих конкретно-научных методов исследования, методологических систем, теоретических построений, но и перевод их в новые измерения постнеклассической науки, что отражается в формировании соответствующего категориального аппарата. В результате мы получаем новые измерения природной, социальной, духовно-нравственной, информационной и техногенной действительности, новые методы описания, анализа, типологизации и интерпретации доступных научному наблюдению явлений и процессов, их осмысления.

У синергетики складывается и собственный предмет исследования. Она изучает закономерности и механизмы самоорганизации (перехода от хаоса к порядку) в открытых нелинейных системах сложной конфигурации, каковыми, безусловно, являются и природа в целом, и человеческое общество, и многие системы искусственного происхождения. Будучи тесно связанной с кибернетикой, математическим моделированием и системным подходом к изучению реальности, синергетика расширяет наши представления о самодвижении и развитии материи, взаимосвязи материального и духовного, позволяет по-иному взглянуть на эволюционные процессы в природе, на процессы возникновения жизни и человека, на перспективы человеческой цивилизации в космологических пространственно-временных масштабах.

Специфика предмета синергетики состоит в том, что она изучает процессы самоорганизации в открытых системах под углом зрения нелинейного мышления. Объектом же исследования являются сложноорганизованные неравновесные системы, находящиеся на различных стадиях перехода от хаоса к порядку и обратно.

Эвристические возможности синергетики находят применение практически во всех областях знания. Рассматривая потенциал синергетики в отношении общественных структур и социального управления, Е. Н. Князева и С.П. Курдюмов выделяют шесть главных направлений ее прикладного использования.

Во-первых, пишут они, в свете синергетики становится очевидным, что сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития. Скорее необходимо понять, как способствовать их собственным тенденциям развития, как выводить общественные системы на эти пути. Проблема управляемого развития принимает, таким образом, форму проблемы самоуправляемого развития.

Во-вторых, синергетика демонстрирует нам, каким образом и почему хаос может выступать в качестве созидающего начала, конструктивного механизма эволюции, как через хаос осуществляется связь разных уровней организации.

В-третьих, синергетика свидетельствует о том, что для сложных систем, как правило, существует несколько альтернативных путей развития. Неединственность эволюционного пути, отсутствие жесткой предопределенности сужает основу для позиций пессимизма эсхатологического толка.

В-четвертых, синергетика открывает новые принципы суперпозиции, сборки сложного эволюционного целого из частей, построения сложных развивающихся структур из простых. Понимание общих принципов организации эволюционного целого имеет большое значение для выработки правильных подходов к построению сложных социальных, геополитических целостностей, к объединению стран, находящихся на разных уровнях развития, в мировое сообщество.

В-пятых, синергетика дает знание о том, как надлежащим образом оперировать со сложными системами и как эффективно управлять ими.

В-шестых, синергетика раскрывает закономерности и условия протекания быстрых, лавинообразных процессов нелинейного, самостимулирующего роста. Она позволяет понять, как инициировать такого рода процессы в открытых нелинейных средах, например в среде экономической, и какие существуют требования, позволяющие избегать вероятностей распада сложных структур вблизи моментов максимального развития.

Синергетика не является полностью сложившейся наукой. Она находится на этапе становления и интенсивного развития, начинает проникать как самостоятельная учебная дисциплина в сферу образования. К новому направлению междисциплинарных исследований присоединяются представители самых разнообразных областей знаний, которые, естественно, идут к осмыслению идей синергетики с позиций своей исходной специализации, будь то физика или математика, биология или химия, философия или социология, экономика или кибернетика, информатика или технологии.

К настоящему времени в Западной Европе сложились и активно функционируют две главные школы исследований в области синергетики. Во-первых, это брюссельская школа, основанная лауреатом Нобелевской премии по химии за 1977 г. Ильей Романовичем Пригожиным (из числа потомков русских эмигрантов, покинувших Россию после революционных событий 1917 г.). Во-вторых, это школа немецкого ученого-физика Г. Хакена, возглавляющего институт синергетики и теоретической физики в Штутгарте (Германия). Именно он первым начал использовать термин "синергетика", а его книга под таким же названием, переведенная в 1980 г. на русский язык, дала импульс возникновению широкого интереса к данной области знания в Советском Союзе. Среди Российских ученых большой вклад в становление синергетики внесли академики Б.Б. Кадомцев, Н.Н. Моисеев, А.А. Самарский, В.С. Степин; члены-корреспонденты М.В. Волькенштейн, Г.Р. Иваницкий, С.П. Курдюмов, а также Ю.А. Данилов, Е.Н. Князева, Ю.М. Романовский, Г.И. Рузавин, Д.С. Чернавский и многие другие.

В результате разработки идей синергетики и соответствующих методов системных и междисциплинарных исследований открывается перспектива выхода к пониманию интегральных сценариев развертывания событий во Вселенной на микро-, макро- и мегауровнях, что позволит переосмыслить и роль человека в глобальных процессах, в структуре познавательной и практической деятельности. С этих позиций легче определить стратегию решения и чисто земных проблем. Общие контуры такой стратегии уже вырисовываются. От извечной борьбы с природой человечество начинает переходить к поиску своего предназначения в ней, к коэволюции с природой.

Становление нового подхода к познанию природной и социальной действительности неразрывно связано с разработкой соответствующей системы понятий и категорий. Любая многоуровневая структура рассматривается в синергетике с точки зрения ее открытости или закрытости (изолированности), линейности или нелинейности, стабильности или неустойчивости, порядка или хаоса, самоорганизации, диссипативности, фрактальности и т.д. Кроме того, в синергетике используются такие понятия, как "аттрактор", "бифуркации", а также целый ряд других.

Открытость означает прежде всего такое свойство системы, при котором она имеет возможность непрерывного обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой.

Нелинейность является фундаментальной характеристикой открытой системы и предполагает непрерывность выбора альтернатив ее развития.

Термином "диссипативные" (в переводе с английского — рассеивающие) обозначаются открытые нелинейные системы, где преобладают процессы размывания, рассеивания неоднородностей. Происходит перевод (спуск) избытков поступлений вещества и энергии на нижележащие уровни (в более простые формы) или вывод их за пределы системы. Диссипация означает, таким образом, переструктурирование чужого в свое и рассеивание лишнего.

Понятие самоорганизации выражает способность сложных систем к упорядочению своей внутренней структуры. Самоорганизация в сложных и динамичных открытых системах возможна лишь при наличии достаточно большого числа взаимодействующих элементов.

Понятием "бифуркация" обозначается состояние системы, находящейся перед выбором возможных вариантов функционирования или путей эволюции (развилка дорог).

Понятие "аттрактор" (от латинского — притягивать) означает некоторую совокупность условий, при которых выбор путей эволюции разных систем происходит по сходящимся траекториям и в конечном итоге как бы притягивается к одной точке.

Важное значение для синергетического миропонимания имеет понятие фрактальности (самоподобия). Фракталами обозначают явления масштабной инвариантности, когда последующие формы самоорганизации материальных и социальных систем напоминают по своему строению предыдущие.

Фрактальные аналогии в синергетике являются одним из методов познания природных и социальных явлений, поскольку часто служат основой для построения научных гипотез и теорий. Например, сходство очертаний обращенных друг к другу частей материков (например, Африки и Южной Америки) послужило основанием для выдвижения гипотезы об их происхождении, как известно, затем подтвердившейся. Синергетика, пользуясь данным методом, дает объяснение, почему на тех или иных этапах эволюционного развития повторяются определенные структуры (например, вихревые), раскрывает их роль в процессах самоорганизации в нелинейных системах различных масштабов. История человеческого общества также дает немало поводов для размышлений на фрактальные темы.

Формируя свой категориальный аппарат, синергетика выявляет также закономерности, отражающие специфику нового мировидения. К ним следует отнести закономерности самоорганизации в открытых нелинейных системах, закономерности протекания диссипативных процессов в различных средах, закономерности проявления фрактальности, закономерности в бифуркационных ситуациях и т.д. Синергетические закономерности обнаруживают себя как в материальном мире косной (неорганической) природы, так и в мире живой природы, в том числе и в социуме.

Таким образом, становление синергетики создает новую теоретико-методологическую парадигму исследования природных и социальных явлений. Она, по мнению Г.И. Рузавина, позволяет "проанализировать и свести в единое целое многие результаты, полученные в астрономии и космологии, физике и химии, биофизике и биохимии, генетике и молекулярной биологии, геологии и экологии, относящимся к различным аспектам микро- и макроэволюции". Тщательный анализ с позиций синергетического подхода накопленных фактов и фундаментальных открытий в современной науке будет способствовать углублению, уточнению и конкретизации важнейших положений научных теорий о развитии материи, сущности Жизни, Разума и перспективах человеческой цивилизации. По ряду важных аспектов познания следует ожидать радикальных перемен в мировоззренческих установках, в объяснении загадок природы. Американский научный журнал "Дисковер" в 1992 г. опубликовал перечень десяти, по его мнению, важнейших вопросов, на которые наука пока не смогла дать ответа. Перечень вопросов выглядит следующим образом: 1. Каковы размеры Вселенной? 2. Как появилась жизнь? 3. Одиноки ли мы во Вселенной? 4. Как велико может быть население Земли? 5. Сможем ли мы побороть болезни? 6. Откуда произошел человек? 7. Что такое сознание? 8. Что управляет климатом? 9. Как одна клетка превращается в целый организм? 10. Все зависит от случая?

Можно ли ответить на эти вопросы, опираясь на теорию самоорганизации и нелинейного мышления, соответствующую методологию познания? Ответ должен быть положительным, поскольку использование синергетической парадигмы и методов познания вплотную подводит науку к раскрытию этих и других тайн природы, позволяет совершить прорыв к истине. Это становится возможным и потому, что, как утверждает Е.Н. Князева, синергетика располагает достаточным арсеналом средств и методов, направленных на исследование универсальных механизмов самоорганизации сложных систем, как природных, так и человекомерных, в том числе когнитивных. Синергетическая парадигма обеспечивает многообразие подходов в поиске истины в процессе дальнейшего развертывания познавательной деятельности человека.

Процессы самоорганизации следуют определённым правилам, законам. К числу таких законов относятся, прежде всего, законы сохранения и 2-е начало термодинамики (да и другие законы тоже). Таким образом, среди мыслимо допустимых процессов в неживой природе существуют (наблюдаемы или доступны наблюдению) лишь определённые классы движений, подчиняющиеся определённым правилам. Подобные же правила существуют в природе и обществе. Вот эти правила и называют принципами отбора. Иными словами, принципы отбора - это те же самые законы физики, химии, биологии, законы общественного развития, которые из мыслимо допустимых движений "отбирают" те, которые мы и наблюдаем.

Законы синергетики обеспечивают гармоничность и согласованность существования мира косного и мира живого.

1. Всякая целостность существующая в настоящем, содержит в себе прошлое и элементы будущего;

2. Любая целостность представлена в виде пространства (физического, газового, информационного и пр.), существует во времени, имеет свой способ локализации, консервации.

3. Любая целостность состоит из элементов, знаков, которые через свои признаки, значения связаны между собой и с другими целостностями, сохраняя свое качество или смысл.

4. Любая целостность может быть достигнута в бессознательном и сознательном понимании через выделение дискретных фактов, знаний, связанных между собой через различные формы взаимодействия, ассоциации, которые реализуются через умения и закрепляются в устойчивых связях и навыках.

5. Целостность памяти любого живого существа образуется взаимодействием трех видов памяти: знаковой, зрительной памятью, ассоциативной и смысловой или инстинктивной памятью.

Общий смысл комплекса синергетических идей заключается в следующем:

1. Процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной имеют объективный характер.