Синергетика в гносеологии

Введение

 

Постулат  о способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. А вот его необходимость  в фундаментальных естественных науках (физике, химии) начали осознавать только сейчас. На этой волне и возникла теория самоорганизации. Ее разработка началась несколько десятилетий  назад.

Самоорганизация – в самом общем понимании означает самодвижение, самоструктурирование, самодетерминацию природных, естественных систем и процессов.

В отношении  самоорганизации Г. Хакен пишет: «Полезно иметь какое-нибудь подходящее определение самоорганизации. Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную и функциональную структуру. Под специфическим воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизации система испытывает неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки».

Концепция самоорганизации – последняя  в ряду интегративных, холистических  теорий человечества, начиная с античной натурфилософии до средневековой философии  алхимии, прерванной механистической картиной мира три века назад, и вновь начавшей свое возрождение в 20 веке.

В настоящее  время синонимами термина самоорганизации  являются, помимо общей теории эволюции в биологии, – тектология А.А. Богданова, общая теория систем У.Р. Эшби, синергетика Г.Хакена, диссипативные структуры И. Пригожина, универсальный эволюционизм Н.Н.Моисеева, автопоэзис У. Матураны и Ф. Варелы, гиперцикл М. Эйгена, эволюционная

концепция развития вселенной Э. Янча, единая трансдисциплинарная теория Э. Ласло, теория самоорганизации А.А. Самарского и С.П. Курдюмова, основанная на базе режимов с обострениями решений дифференциальных уравнений, теория самоорганизованной критичности П. Бэка, сетевая, бутстрапная теория Ф. Капры. Комбинации различных идей и подходов концепции самоорганизации формируют ядро так называемых наук о жизни, которое известно также как теория сложности. Вплотную к этим наукам примыкают теория детерминированного хаоса и фрактальная геометрия природы Б. Мандельброта.

Если  физико-математическую часть теории самоорганизации можно считать относительно хорошо развитой, то формирование остальной ее части сопровождается многочисленными попытками сформулировать основу единства самого движения самоорганизации, поисками «прасреды», первичной материи, могущей стать основой построения специфических аналитических методов, которые могли бы связать понятия на уровне, приближенном к дедуктивным системам математики.

Идея  самоорганизации материи – категорически междисциплинарное направление в современной науке, ищущее единство материальных, лингвистических, социальных, экономических, психических, биологических явлений и процессов.

Теория  самоорганизации знаменует сдвиг  в парадигме научности знания от редукционисткого видения Мира к холистическому, целостному его восприятию. Это означает отказ от антропоморфного характера науки в пользу идеи естественности. Картину Мира теории самоорганизации формирует идея – одни и те же законы природы, действующие в целостном Мире, привели к появлению как простых материальных объектов, так и через системы органической природы к появлению человека до сложных социальных образований.

Ключевыми терминами теории самоорганизации, составляющими ее базовый словарь  можно считать следующие: естественность, целостность, всеобщая взаимосвязь, открытые системы, нелинейность, неравновесность, самоприменимость, бифуркационность, эмерджентость (спонтанность), амбивалентность.

На протяжении всей истории человеческая мысль  развивала свои представления о  движущих силах и законах мироздания. Теория самоорганизации попадает в самый эпицентр общечеловеческих проблем мироосмысления, формируя новое мировидение и философию. Большое количество авторов отмечают совпадение и явные параллели ее идей с древними космогоническими представлениями всех народов, в особенности восточных культур.

В настоящее  время самоорганизация развивается  по нескольким направлениям, ее основными  концепциями являются синергетика (Г. Хакен), неравновесная термодинамика (И.Р. Пригожин).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Основные концепции самоорганизации Г. Хакена

 

Синергетика (греч. synergetikos – совместный, согласовано действующий) – научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических и др.) благодаря процессам самоорганизации в природе и обществе, т.е. интенсивному (потоковому) обмену веществами и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях; в таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень ее упорядоченности, т.е. уменьшается энтропия (т.н. самоорганизация). Синергетика возникла на стыке физики и химии в 70-е гг. XX в., основоположником является Г. Хакен, профессор Института синергетики и теоретической физики в Штудтгарте.

Современная синергетика стала признанным междисциплинарным  направлением научных исследований, которое занимается изучением сложных  систем, состоящих из многих элементов, частей, компонентов, которые взаимодействуют  между собой сложным (нелинейным) образом. Исследует механизмы возникновения новых структур за счет разрушения старых, а синергетические системы функционируют в соответствии с принципом положительной обратной связи.

Термин  «синергетика» введен Г. Хакеном для обозначения междисциплинарного направления, в котором результаты его исследований по теории лазеров и неравновесным фазовым переходам должны были (и это произошло) дать идейную основу для плодотворного взаимосотрудничества исследователей из различных областей знания. Разнообразие научных школ, направлений, идей свидетельствует о том, что синергетика представляет собой скорее парадигму, чем теорию. Это значит, что она олицетворяет определенные достаточно общие концептуальные рамки, немногочисленные фундаментальные идеи, общепринятые в научном сообществе, и методы (образцы) научного исследования.

 Свой  выбор термина «синергетика»  проф. Г. Хакен объясняет следующим образом. «Я выбрал тогда слово «синергетика», потому что за многими дисциплинами в науке были закреплены греческие термины. Я искал такое слово, которое выражало бы совместную деятельность, общую энергию что-то сделать, так как системы самоорганизуются, и поэтому может показаться, что они стремятся порождать новые структуры. Я обратился тогда за советом к моему школьному другу Гауссу Кристофу Вольфу, который хорошо разбирался в греческом, и мы с ним обсуждали различные понятия. Я преследовал цель привести в движение новую область науки, которая занимается вышеуказанными проблемами. Уже тогда я видел, что существует поразительное сходство между совершенно различными явлениями, например, между излучением лазера и социологическими процессами или эволюцией, что это должно быть только вершиной айсберга. Правда, в то время я не подозревал, что эта область может оказать влияние на столь многие и отдаленные области исследования, как, например, психология и философия»

Синергетика является наиболее общей на данный момент теорией самоорганизации  и  изучает закономерности этих явлений  во всех типах материальных систем. Как пишет Г. Хакен, принципы самоорганизации распространяются «от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций». Синергетика претендует на открытие универсальных механизмов самоорганизации как в живой, так и в неживой природе. Теоретической основой синергетики выступает термодинамика нелинейных систем, или неравновесная термодинамика.

Исходным  принципом синергетической концепции  является различие процессов в открытых и закрытых системах. Синергетика  в качестве предмета изучения выбирает открытые системы. По мнению ее создателей, именно открытые системы являются универсальными, а протекающие в них процессы способствуют самоорганизации мира. Система называется самоорганизирующейся, если она без специального воздействия извне обретает новую пространственную, временную или иную структуру. Главные свойства открытых самоорганизирующихся систем – неустойчивость и нелинейность.

Опираясь  на это знание, синергетика предлагает следующее объяснение механизма  возникновения порядка из хаоса. Пока система находится в состоянии  термодинамического равновесия, все  ее элементы ведут себя независимо друг от друга и на создание упорядоченных  структур неспособны. В какой-то момент поведение открытой системы становится неоднозначным. Та точка, в которой  проявляется неоднозначность процессов, называется точкой бифуркации (разветвления). В точке бифуркации изменяется роль внешних для системы влияний: ничтожно малое воздействие приводит к значительным и даже непредсказуемым  последствиям. Между системой и средой устанавливается отношение положительной  обратной связи, т.е. система начинает влиять на окружающую среду таким  образом, что формирует условия, способствующие изменениям в ней  самой. Т.е. система противостоит разрушительным влияниям  среды, меняя условия  своего существования.

Под влиянием энергетических взаимодействий с окружающей средой в открытых системах возникают  так называемые эффекты согласования и кооперации, когда различные  элементы начинают действовать в  унисон. Такое согласованное поведение  синергетика называет когерентным. После возникновения новая структура, называемая диссипативной, включается в дальнейший процесс самоорганизации  материи.

Таким образом, внешние взаимодействия оказываются  фактором внутренней самоорганизации  систем, которые в свою очередь  способствуют самоорганизации других систем и т.д. Взаимодействие системы со средой оказывается существенным условием ее эволюции.

Направление развития системы после прохождения  точки бифуркации оказывается непредсказуемым. Однозначно спрогнозировать будущее  открытой неравновесной системы  оказывается невозможным. Таким  образом, ключевую роль в процессах  самоорганизации играют случайные  факторы.

Синергетический подход позволяет ответить на вопрос: почему вопреки действию закона энтропии мир демонстрирует высокую степень  организованности и порядка? Синергетика  последовательно опровергает теорию  тепловой смерти Вселенной. Хаос понимается, как особый вид регулярной нерегулярности и более не рассматривается как  разрушительное состояние. Синергетика  утверждает, что законы самоорганизации  действуют на всех уровнях материи, поэтому синергетический подход позволяет преодолеть разрыв между  живой и неживой природой и  объяснить происхождение жизни  через самоорганизацию неорганических систем.

Сегодня синергетика (а также входящая в  неё и близкая по смыслу теория самоорганизации) включает в себя, по крайней мере, три уровня идей:

1. Частнонаучный (конкретные теории самоорганизации структур в физике, химии, биологии, экологии, психологии и других частных науках, в том числе теории динамического хаоса).
2. Общенаучный (концепции самоорганизации Г. Хакена, И. Пригожина, С. Курдюмова, Э. Ласло и других известных авторов, которые формулируют общие понятия, принципы и законы самоорганизации, применяемые во всех объективных, связанных с эмпирическим опытом, науках, включая теорию хаоса, а также в математике как общенаучной дисциплине).
3. Мировоззренческий (синергетика как ядро мировоззрения нового типа, обобщающего мировоззрения прежнего типа  мифологию, религию, философию).

        Сказанное можно дополнить тем, что сегодня позитивным фактором оказывается, как раз неопределенность относимого к синергетике содержания. Если следовать тому, что говорят о синергетике Г. Хакен и другие признанные ее идеологи, то, обращаясь к более широкой сфере явлений – к феномену самоорганизации и вообще к процессам в среде и направлении от хаоса к порядку, - мы находим синергетику как достаточно ограниченную подобласть, из которой, как ни парадоксально следует исключать такие высшие проявления самоорганизации как эволюцию и развитие. То, что соответствующий факт остается завуалированным, способствует утверждению синергетики в качестве, хотя в значительной степени символической, но действенной основы для творческого взаимодействия физиков, химиков, биологов и нейробиологов, также специалистов других специальностей, включая гуманитарные, в направлении развития теоретической базы для едва ли не самого интересного, важного и сложного феномена природы – самоорганизации.

Термин  «концепция самоорганизации» шире часто  употребляемого синонима «синергетика». В связи с этим достаточно обратить внимание на существование в естественном языке сходных терминов из различных  сфер человеческой деятельности: синтез, синкретика, синдром, синхрония и других, которые являются отражениями феномена междисциплинарности самоорганизации материи. Несмотря на то, что синергетика в широком смысле тождественна самоорганизации, в устоявшемся на сегодняшний день материале под синергетикой понимается конкретная, прежде всего физико-математическая дисциплина, в которой проводится исследование обширной, но достаточно феноменологически ограниченной группы нелинейных уравнений определенными аналитическими методами.

Общий смысл  комплекса синергетических идей, которые развивают эти направления, заключается в следующем: процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны; процессы созидания (нарастания сложности  и упорядоченности) имеют единый алгоритм, независимо от природы систем, в которых они осуществляются. Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация как в живой, так и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те, которые отвечают как минимум двум условиям. Прежде всего, они должны быть: открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой; и существенно неравновесными, или находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.