Синергетический подход

РОССИЙСКАЯ  АКАДЕМИЯ НАУК

КАФЕДРА ФИЛОСОФИИ  РАН

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ ПО ФИЛОСОФИИ

 

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ И УПРАВЛЕНИЮ СОЦИАЛЬНЫМИ СИСТЕМАМИ

 

РУДНЕВА Т.Н.

Институт проблем химической физики РАН

(г. Черноголовка)

 

Руководитель семинара

Григорьева Н.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Черноголовка - 2004 г.

     

 СОДЕРЖАНИЕ                                                                                      стр.

Введение…………………………………………………………  …… ……3

§ 1  Энтропия………………………………………………………………...4

      § 2  Самоорганизация материи……………………………………………...5

      § 3  Теория аттракторов……………………………………………………..8

      § 4  Режимы образования порядка………………………………………....12

      § 5 Концепция синергетического воздействия в социальной системе….17

 Заключение………………………………………………………….……..21

Литература………………………………………………………………….22

 

Введение

 Теория самоорганизации или  синергетика сегодня представляется  одним из наиболее популярных  и перспективных междисциплинарных  подходов. Термин "синергетика" (synergeia (греч.) - совместное действие, сотрудничество) был предложен в начале 70-х годов немецким физиком из Штутгарта Г. Хакеном и имеет два смысла: с одной стороны кооперативное действие элементов сложной системы; с другой - сотрудничество учёных разных областей знания [1,c.7]. Большинство учебников, правда, обходят стороной неологизм Хакена, используя вместо него термины "Х-наука", "нелинейная термодинамика", "теория самоорганизации" или просто "наука о сложном".

Синергетика возникла на стыке различных  научных школ. Это брюссельская школа  И. Пригожина, рассматривающая самоорганизацию в физических и химических процессах; школа Г.Хакена, изучающая лазеры; советская школа В.И. Арнольда и Р.Тома, разрабатывающая математический аппарат для описания катострофических процессов, школа А.А. Самарского и С.П. Курдюмова, строящая теорию самоорганизации на основе вычислительного эксперимента; биофизическая школа М.В. Волькенштейна и Д.С. Чернявского и др. [2, с. 770].

Но это привело и к замечательному обратному эффекту - синергетика  начала оказывать всё большее  влияние на разные сферы деятельности и вызывать всё больший интерес. В отличие от традиционных областей научного знания, синергетику интересуют общие закономерности эволюции систем любой природы. Абстрагируясь от специфической природы систем, синергетика обретает способность описывать их эволюцию на обобщённом языке. Это позволяет синергетике делать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсем другой области [3]. Сейчас этим подходом интересуются многие - от студентов до политиков, от менеджеров до активно работающих исследователей. [4].

 

 

 § 1.  Энтропия

Без постороннего вмешательства всё  старается вернуться к состоянию равновесия [1]. На это обратил внимание  в 1824 г. лейтенант французской армии Сади Карно, который позже сформулировал 1-ый закон термодинамики. Но основополагающей работой была книга немецкого физика Р. Клаузиуса " О движущей силе теплоты", в которой он сформулировал 1-ый и 2-ой законы термодинамики. Для характеристики теплового состояния системы понадобилась новая величина, Клазиус ввел термин "энтропия" (греч.-круговорот). Энтропия определяет состояние системы  с точки зрения ее внутренней упорядоченности. Чем больше порядка, тем меньше энтропия.     

В 1851г. английский физик В. Томсон (лорд Кельвин) уточнил положения Клазиуса формулировкой "Энтропия мира стремится к максимуму". Поскольку в изолированной системе максисум энтропии достигается в состоянии равновесия, то из формулировки Клаузиуса следовал вывод, что у Вселенной было начало и будет конец, когда все процессы прекратятся и наступит состояние равновесия [5]. В рамках классической термодинамики верно то, что сдержать рост энтропии могут лишь обратимые процессы, следовательно, энтропия - показатель необратимости. (До Клазиуса рассматривали только обратимые системы). Разрушение порядка - процесс необратимый и без вмешательства извне порядок образоваться не может, следовательно, уменьшить энтропию можно только, приложив определённые усилия.

Сегодня мы знаем, что увеличение энтропии отнюдь не сводится к увеличению беспорядка, т.к. порядок на макроуровне вполне мирно уживается с хаосом на микроуровне. Таким образом, порядок тесно связан с беспорядком - один включает в себя другой [6].

 

§ 2.  Самоорганизация материи

Сначала думали, что всё детерминировано, и если что-то и происходит случайно, то это так кажется по незнанию (лапласовский детерминизм, который предполагает существование формулы, описывающей все системы и в них происходящие процессы). В конце XIX-н.XX века этот стиль мышления подтачивается теорией вероятности, тогда же обнаруживается противоречие между поведением живой и неживой материи, когда Ч. Дарвин выдвинул теорию биологической эволюции: в живой материи из простейших организмов постепенно возникают более сложные, т.е. идёт уменьшение энтропии (увеличение степени порядка). Получается, что в биологии нужно использовать дополнительно другие законы. Ситуация изменилась, когда в середине ХХ в. была высказана идея о том, что в состояниях, далёких от положения равновесия, у материи при определённых условиях появляется способность к самоорганизации. Сущность самоорганизации состоит в том, что частицы начинают участвовать в кооперативных движениях, образуются так называемые диссипативные структуры как во времени, так и в пространстве. С приближением к состоянию равновесия эта способность материи к самоорганизации ослабляется и, наконец, исчезает.

Ещё Имммануил Кант говорил о  таком взаимодействии частей и целого, когда каждая часть обязана своим  существованием действию остальных  и всего целого, и только в таких  условиях возможно самоорганизованное бытие и лишь тогда оно физически оправдано [7].

Рост энтропии при образовании  диссипативных структур, как показал  Э. Шредингер, не противоречит второму  началу термодинамики, т.к. живые биологические  системы не являются замкнутыми и обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. В живом организме энтропия уменьшается за счет локальной упорядоченности и её ухода в окружающую среду, но в системе в целом энтропия растет [8, с. 199]. Самоорганизация, по мнению РуденкоА.П., есть «антиэнтропийный процесс, внутренняя полезная работа против равновесия» [9].

Для появления самоорганизации  в системе она должна быть:1) нелинейной, т.е. когда отклик системы непропорционален уровню воздействия на неё; 2) неравновесной - нестационарное состояние должно находиться далеко от равновесия; 3) иметь обратную связь; 4) стохастической, т.е. в системе есть случайные процессы.

Примерами самоорганизации  могут  служить: изменение численности  популяций в системе хищник-жертва; лазеры, реакция Белоусова-Жаботинского и др.

Принципиальное значение этих явлений  в том, что появляется возможность  устранить противоречие в поведении  энтропии для живой и неживой  материи, объяснить возникновение  живого из неживого. За расшифровку  явления самоорганизации и образования диссипативных структур  И. Пригожину была присуждена Нобелевская премия по химии (1977). [10, с. 536].

Прежде всего синергетика исходит  из положения,  что динамическая устойчивость процессов самоорганизации  поддерживается благодаря циклической  смены состояний. С точки зрения этого подхода, и живое, и неживое, и человек, и мир - всё подчиняется определенным "ритмам жизни". Этим же колебаниям подчиняются все общественные процессы.

Ключевые понятия теории синергетики - названная выше нелинейность, точка бифуркации, аттрактор, диссипативные процессы и фракталы.  Точка бифуркации - это момент неустойчивости, когда система выбирает дальнейший путь эволюции., точка, в которой происходит катастрофа (термином "катастрофа" в теории самоорганизации называют качественные скачкообразные изменения, возникающие при плавном изменении внешних условий). Вблизи этой точки возрастает роль незначительных случайных возмущений - флуктуаций (временных отклонений от состояния равновесия), за счет чего может произойти переход системы от области притяжения одного аттрактора к другому (произойдет катастрофа) [11, с. 56].  При этом синергетика принципиально исходит из того, что состояния хаоса не является чем-то изначально вредным и разрушительным, т.к. в это время система выбирает различные варианты самоорганизации и останавливается на оптимальном. По мнению А.Б. Венгерова, политика является наиболее благоприятным «полигоном» применения синергетики, поскольку именно в политике незначительные по историческим масштабам «случайные политические акции (например, утечка информации, гибель политического лидера) приводят к потрясению государственных основ и даже миропорядка» [12, c. 55-69]. В качестве примера можно привести Смутное время 1604-1613 гг. в России, когда наша страна, пережив первую в своей истории гражданскую войну, развал государства, голод и социальный распад, "пробовала" различные типы политического порядка - власть "царя-иноземца" (Лжедмитрий), боярское правление и уже ставшее традиционным самодержавие - и в конце концов выбрала последний, согласившись на Земском соборе 1613 г. на избрание нового царя. Выбрав таким образом оптимальную в конкретных условиях форму самоорганизации, система сбрасывает в окружающее пространство лишнюю, не нужную для образования и функционирования новой структуры энергию - в физико-химических процессах она выделяется в форме теплоты, в социальных процессах - в форме постреволюционного террора, уничтожающего все элементы, отказавшиеся принять складывающийся по итогам революции порядок [13]. Последнее десятилетие выявило растущий интерес историков к изучению переходных эпох. Ещё В.О. Ключесвкий писал: "смута является на рубеже двух смежных периодов нашей истории". Литература последних лет содержит новые названия "отраслевых" направлений синергетики. Так, социальная синергетика исследует общие закономерности социальной самоорганизации. Бранский отмечает, что диалектическая концепция Гегеля и Маркса рассматривала развитие как процесс перехода от одного порядка к другому. Хаос при  этом вообще не учитывался. Для синергетики же характерно представление о хаосе как о таком же закономерном этапе развития, что и порядок [14].

Фракталами называются такие объекты, которые обладают свойством самоподобия. Это означает, что малый фрагмент структуры такого объекта подобен другому, более крупному фрагменту или даже структуре в целом (подобно тому, как каждая монада у Лейбница отражает свойства мира в целом) [15].

Термин  «фрактал» (лат. «fractus»-фрагментированный) принадлежит Бенуа Мандельброту, который предложил по сути новую, неевклидову геометрию. Евклид свёл природу к точке, одномерной линии, двумерной плоскости и объемному телу. В результате компьютерное изображение гор при помощи евклидовой геометрии представляет устрашающую задачу, которая требует множества строк программного кода и большого количества обращений к датчику случайных чисел. С помощью же фрактальной геометрии гора может быть создана посредством всего лишь нескольких повторно применяемых кодов. Большинство природных форм и временных рядов наилучшим образом описываются фракталами. Типичными примерами природных фрактальных форм являются крона деревьев,  рисунок молнии, кровеносная система у человека и т.д.  Фрактальные временные ряды имеют статистическое самоподобие во времени [9].

 

§ 3. Теория аттракторов

Аттрактор (attractor) в переводе с английского  означает "притягиватель"; в данном случае это точка или множество  в фазовом пространстве, к которым  притягиваются все траектории из некоторой окрестности аттрактора, называемой также областью, или бассейном, притяжения. Аттракторы – понятие, обозначающее активные устойчивые центры потенциальных путей эволюции системы, способные притягивать и организовывать окружающую среду. Математически аттракторы определяются как предельные значения решений дифференциальных уравнений. Соответствующий аппарат был разработан Анри Пуанкаре. С позиции термодинамики, аттрактор характеризует состояние динамического равновесия, то есть стационарный, установившийся режим развития системы, когда энтропия ее в течение времени значительно не меняется при непрекращающемся поступлении и диссипации энергии и вещества. Система, находящаяся в состоянии динамического равновесия (аттрактора), является типично диссипативной самоорганизующейся структурой. Аттракторы являются базисными фактами теории самоорганизации.

О.В. Митина и В.Ф. Петренко пишут: «Партии, как магнит "притягивая" к себе сторонников – индивидов, имеющих  близкие ценностно-политические позиции (участвующих в работе партии или  просто голосующих за нее на выборах), играют роль своеобразных аттракторов» [16]. Харизма, удачный имидж политического деятеля выступает также аттрактором политической жизни, представляющей те компоненты системы, которые собирают вокруг себя важные ее элементы, втягивая их в движение, борьбу за власть и придавая системе дополнительные импульсы нестабильности, неравновесности, делающие возможным перевод ее в иные состояния. Кроме того, в политической сфере аттракторами могут быть, к примеру, определенные идеи общественного переустройства страны, а также идеальные типы возможных образований в пространстве и времени, на которые выходят процессы общественной самоорганизации.

Состояние аттрактора описывается  намного проще, чем хаотический, запутанный путь к нему. Самый простой  тип аттрактора — неподвижная  точка (точечный аттрактор). Посложнее аттрактор типа предельный цикл (его движению соответствует периодическая траектория, или цикл). Знакомой всем системой с предельным циклом является сердце. В области политического анализа такие периодические аттракторы можно применить  к описанию стабильных двухпартийных систем.

В 1963 году американский метеоролог из Массачусетского технологического института Эдвард Лоренц задался  вопросом: почему стремительное совершенствование  компьютеров не привело к воплощению в жизнь мечты метеорологов – достоверному среднесрочному (на 2-3 недели вперед) прогнозу погоды? Эдвард Лоренц предложил простейшую модель, состоящую из трех обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающую конвекцию воздуха, просчитал ее на компьютере и получил поразительный результат. Этот результат – динамический хаос – есть сложное непериодическое движение, имеющее конечный горизонт прогноза, в детерминированных системах (то есть в таких, где будущее однозначно определяется прошлым).

В том же 1963 году Рэй Брэдбери опубликовал фантастический рассказ «И грянул гром», в котором он также сформулировал идею динамического хаоса. В этом рассказе один из организаторов предвыборной кампании после победы своего кандидата отправляется в путешествие по времени. Фирма, организующая такую поездку, устраивает с помощью машины времени для своих клиентов сафари – охоту на динозавров, которым в ближайшее время суждено умереть. Компания тщательно выбирает животных для отстрела и специальные маршруты передвижения охотников, чтобы происшедшее практически не имело последствий. Чтобы не нарушить сложную ткань причинно-следственных связей и не изменить будущее, следует двигаться по специальным тропам. Однако, по случайности, герой рассказа во время неудачной охоты сошел с маршрута и нечаянно раздавил золотистую бабочку. Возвратившись назад, он видит, что изменились состав атмосферы, правила правописания и итог предвыборной кампании. Едва заметное движение повалило маленькие костяшки домино, те повалили костяшки побольше, и, наконец, падение гигантских костяшек привело к катастрофе. Отклонения от исходной траектории, вызванные раздавленной бабочкой, стремительно нарастали. Малые причины имели большие следствия. Математики называют это свойство чувствительностью к начальным данным или "эффектом бабочки". Оно было обнаружено в 1903 году основоположником теории хаоса французским математиком Анри Пуанкаре. При попытке заранее рассчитать орбиты планет с учетом их взаимодействий, оказалось, что минимальное изменение используемых в расчетах входных величин приводило в конечном итоге к совершенно различным результатам [17, с.23].