Синергетика и проявление ее законов в природе и обществе

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

 

территориальный ресурсный центр развития

единой образовательной информационной среды

институт интенсивного образования

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине «Современная научная картина мира»

   

      Тема: «Синергетика  и проявление ее законов в  природе и обществе»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка группы                                               

 

 

Проверил:                                                                                         

                                                                     

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение 3

1 Синергетика как новое направление междисциплинарных

исследований 4

1.1 Понятие синергетики 4

1.2 Отличие синергетики от кибернетики 4

1.3 Связь синергетики с другими науками 6

2 Структурные компоненты и свойства процесса самоорганизации 8

2.1 Структурные компоненты процесса самоорганизации 8

2.2 Свойства самоорганизующейся системы 8

2.3 Механизм, обеспечивающий организационный процесс 9

3 Синергетика и глобальный эволюционизм 10

3.1 Важнейшие достижения современной науки в познании

структуры и развития материи 10

3.2 Модель Большого взрыва 13

3.3 Самоорганизация материи на Земле 14

Заключение 16

Список использованных источников 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

       Концепция самоорганизации в настоящее время приобретает все большее значение, становясь парадигмой исследования обширного класса систем и процессов, происходящих в них.  

      В 70-х годах XX века возникла новая наука - синергетика, механизмы самоорганизации и развития. Областью ее исследований является изучение эволюции различных структур, относительная устойчивость которых поддерживается благодаря притоку энергии и вещества извне. В основе синергетики лежит, среди прочих, важное утверждение о том, что материальные системы могут быть закрытыми и закрытыми, равновесными и неравновесными, устойчивыми и неустойчивыми, линейными и нелинейными, статическими и динамическими. Принципиальная же возможность процессов самоорганизации обусловлена тем, что в целом все живые и неживые, природные и общественные системы являются открытыми, неравновесными, нелинейными. 

       Возникновение синергетики связано, в основном, с именами бельгийского физика и химика И. Пригожина, лауреата Нобелевской премии 1977 г, немецкого физика Г. Хакена, другого немецкого ученого М. Эйгена, а также наших отечественных ученых Б. Белоусова и А. Жаботинского.

       И. Пригожин, разрабатывая современную термодинамику необратимых процессов (неравновесную термодинамику) открыл явление образования упорядоченных структур из хаотического, неупорядоченного состояния системы, т.е. самоорганизацию и сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии.

      Г. Хакен, изучая процессы самоорганизации, происходящие в лазере, назвал новое направление исследований синергетикой, что в переводе с греческого означает совместное действие, или взаимодействие, и хорошо передает смысл и цель нового подхода к изучению явлений.

 

1 Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований

 

1.1 Понятие синергетики

 

Синергетика – это теория, исследующая процессы самоорганизации, устойчивости, распада и возрождения самых разнообразных структур живой и неживой природы.

Синергетика стоит в одном ряду с такими дисциплинами, как теория систем и кибернетика, является естественным их продолжением. Как и эти науки, она претендует на статус обобщенной теории поведения систем различной природы.

Во всех рассматриваемых синергетикой системах процесс самоорганизации идет обязательно с участием большого числа объектов (атомов, молекул и более сложных преобразований) и, следовательно, определяется совокупным, кооперативным действием. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство Г.Хакен ввел специальный термин «синергетика». С одной стороны имеется в виду сотрудничество ученых разных специальностей, разных областей знания, подоплекой которого выступает общность феномена самоорганизации. С другой стороны выражена суть явлений данного рода – кооперативность действий разрозненных элементов, спонтанно организующихся в структуру некоторой системы.

 

1.2 Отличие синергетики от кибернетики

 

Первые серьезные успехи в изучении проблем развития и самоорганизации были заложены кибернетикой. Это направление имело дело прежде всего с техническими управляющими и саморегулирующимися системами. В этом отношении примечательны гомеостатические системы, т.е. системы, поддерживающие свое функционирование в заданном режиме. С этих позиций становятся ясными факты устойчивости и сохранения системы, но нельзя понять, как возникают новые системы.

Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований представляет собой интерес для науки в целом.

Во-первых, она представляет собой иной подход к изучению процессов самоорганизации, развития различного рода систем, чем кибернетика. Кибернетика ограничивалась анализом самоорганизующихся систем. Синергетика пытается раскрыть единые принципы самоорганизации в любых природных системах, т.е. как в живых, так и в неживых.

Во-вторых, принципы самоорганизации могут стать основой для создания общей концепции глобального эволюционизма, т.е. развития в масштабе всей Вселенной.

В-третьих, синергетика является более общей теории самоорганизации, чем теория, основанная на данных кибернетики. Обрисовывая единые механизмы структурогенеза, она становится целостной естественнонаучной концепцией становления и развития материальных структур.

В-четвертых, для синергетики характерен особый подход в постановке вопроса об изоморфных законах структурной статики и динамики. У нее есть собственные основания для решения этого вопроса, которых нет у кибернетики, ни у теории систем. Это положение о когерентном, самосогласованном, самоинструктированном поведении большого ансамбля инородных объектов, поставленных в определенные условия. Синергетика рассматривает мир объектов, основываясь не на известном ранее моменте активности материи – «резонансном возбуждении» вступающих во взаимодействие объектов.

 

 

 

1.3 Связь синергетики с другими науками

 

Процессы самоорганизации, которые изучает синергетика, основываются на одном общем эффекте – способности разнокачественных единиц материи в известных условиях проявлять активность, и даже не просто активность, а своего рода двойственность, каким-то образом согласованную, протекающую по единому плану и направленную в каждом конкретном случае на вполне конкретный факт структурирования или структурной трансформации.

Самоорганизующиеся  системы приобретают присущие им свойства, структуры или функции и без какого бы то ни было вмешательства извне. Дифференциация клеток в биологии и рост снежинок могут в равной степени служить примерами самоорганизации. С другой стороны, такие устройства, как используемые в радиопередатчиках электронные генераторы, сделаны руками человека. Однако мы часто забываем о том, что во многих случаях технические устройства функционируют на основе процессов, тесно связанных с самоорганизацией.

В собственном смысле синергетика – это теория и методология, исследующая процессы самоорганизации. По своему рангу синергетика близка к философским наукам, поскольку объектом являются вопросы о том, как вообще возникают организационные структуры материальных образований со всеми их функциями.

Однако проблемы общие для философии и синергетики, раскрываются по-разному. Синергетика выражает то же содержание, но на языке конкретных терминов многих наук, использует значительный объем фактологического материала целого ряда дисциплин, таких как физика, химия, биология, общая теория вычислительных систем, экономика и социология, и не пользуется абстрактно-всеобщей философской формой. Каждая из вышеперечисленных наук имеет достаточно веские основания считать синергетику своей составной частью. Но синергетика каждый раз приносит характерные особенности, понятия, методы, чуждые традиционно сложившимся научным направлениям.

Так, например, термодинамика действует в полную меру только в том случае, если рассматриваемые системы  находятся в тепловом равновесии; термодинамика необратимых процессов применима только к системам вблизи теплового равновесия. Синергетические системы в физике, химии, биологии находятся вдали от теплового равновесия и могут обнаруживать такие необычайные способности как колебания.

Таким образом, синергетика – не сумма физических идей или математических методов. Это система взглядов, в которых физик, химик, биолог и математик видят свой материал. Эта наука уже сыграла роль своего рода катализатора между представителями разнообразных наук.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  Структурные компоненты и свойства процесса самоорганизации

 

Для процесса самоорганизации характерны следующие структурные компоненты и свойства.

 

2.1 Структурные компоненты процесса самоорганизации

 

Структурными компонентами, посредством которых осваивается информация, являются:

1. механизм управления, представленный в том или ином виде и отвечающий за получение, оценку, переработку информации и формулирование информационной программы ответного действия;
2. канал обратной связи.

 

2.2 Свойства самоорганизующейся системы

 

К свойствам процесса самоорганизации относятся следующие:

1. самоорганизующаяся система охраняет состояние термодинамического равновесия.
2. негаэнропийный характер самоорганизующейся системы обеспечивается использованием информации.
3. самоорганизующаяся система обладает функциональной активностью, выражающейся в противодействии внешним силам.
4. самоорганизующаяся система обладает выбором линии поведения.
5. целенаправленность действий.
6. гомеостаз и связанная с ним адаптивность системы.

 

   2.3 Механизм, обеспечивающий организационный процесс

 

Рассмотрим механизм, обеспечивающий организационный процесс. Пусть имеется некоторая система с направленным на нее внешним воздействием – вход системы. Вместе  с вещественно-энергетическим потоком в нее попадает информация, предоставляющая собой собственную упорядоченность того потока. Эта информация оценивается в особом блоке – механизме управления. Здесь же вырабатывается программа ответного действия. В результате система реагирует на воздействие извне. В выходном вещественно-энергетическом потоке также имеется информационная составляющая. Часть ее по каналу обратной связи поступает на вход системы и снова попадает в механизм оценки и переработки информации. В результате система получает сведения об эффективности ее ответной реакции и изменяет направление и интенсивность действия, если это нужно для самостабилизации.

Таким путем многократного самоконтроля системы, получившие название «самоорганизующиеся», настраиваются на внешние факторы, достигают равновесия с условиями среды существования и тем самым охраняют себя. 

Механизм, обеспечивающий организационный процесс:

                          ВХОД СИСТЕМЫ

 

 

 

 

 

 

 

ВЫХОД СИСТЕМЫ

3 Синергетика и глобальный эволюционизм

 

Проблемы самоорганизации имеют существенное значение для понимания эволюции материи, развития живых организмов и преобразования социальных. Синергетика представляет собой процесс усложнения, в результате которого образуются высокоупорядоченные структуры, качественно отличающиеся от исходных.

Учение об эволюции, созданное Ч.Дарвином, показывает, как постепенно под влиянием естественного отбора. Происходило совершенствование видов и возникновение новых. Разумеется, что новые организации представляют собой весьма совершенные самоорганизующиеся системы неорганической природы. Поэтому возникает вопрос: нельзя ли разработать и обосновать такую концепцию эволюции, которая раскрывала бы механизм эволюции глобального, даже космического масштаба? Иными словами: можно ли представить все формы движения материи, весь материальный мир Вселенной?

 

3.1 Важнейшие достижения современной науки в познании структуры и развития материи

 

Космология – это астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, включающая в себя и определенное понимание свойств всей Вселенной. Космология основывается на астрономических наблюдениях Галактики и других звездных систем. Существует понимание космологии как физического учения обо всей вселенной в цело в частности – о Метагалактике. Но такое понимание спорно, так как не включает вклада астрономии в учение о вселенной, свойствах звезд, галактик, и других космических объектов.