Системность и самоорганизация

    Тема: Системность и  самоорганизация

1. Синергетика. Хаос и порядок.
2. Системность. Понятие система, элемент, структура. Форма и содержание, сущность и явление.
3. Детерминационные связи бытия. Причина и следствие, необходимость и случайность, возможность и действительность.
4. Развитие. Законы развития. Диалектика как система.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Системность и самоорганизация 

       Подобно движению, пространству, времени, отражению  системность представляет собой  всеобщее, неотъемлемое свойство материи, ее атрибут. Будучи характерной чертой материальной действительности, системность фиксирует преобладание в мире организованности над хаотичными изменениями. Последние не отделены резко от оформленных образований, но включены в них и подчиняются в конечном счете действию электромагнитных, гравитационных, других материальных сил, действию частных и общих законов. Неоформленность изменений в одном каком-либо отношении оказывается упорядоченностью в другом. Организованность присуща материи в любых ее пространственно-временных масштабах. 

       Проблема  самоорганизации материальных систем в XX веке становится одной из центральных  проблем науки. Существенный вклад  в решение этой проблемы вносит системный  и информационный подходы. Терминология, выработанная в этих областях исследования, приобрела общенаучный характер в описании и объяснении процессов самоорганизации. Но обе эти области исследования имеют дело в основном с материальными системами уже достаточно высокого уровня организованности: биологические системы, социальные, технические и т.д. Процессы самоорганизации в неживой природе остаются вне интересов этих подходов.  
 
 
 
 
 
 
 

1. Синергетика. Хаос и порядок.

 

       В конце XX века все большее развитие получает синергетика — наука о сложном, о том, как в хаосе устанавливается определенный порядок, который, однако, рано или поздно разрушается.

       Синергетика – междисциплинарное направление  научных исследований, возникшее  в начале 70-х г.г. и ставящее в  качестве своей основной задачи познание общих закономерностей и принципов, лежащих в основе процессов самоорганизации в системах самой разной природы: физических, химических, биологических технических, экономических, социальных.

       Под самоорганизацией в синергетике  понимаются процессы возникновения  макроскопически упорядоченных  пространственно временных структур в сложных нелинейных системах. Система под воздействием самых незначительных воздействии, или флуктуации, может резко изменить свое состояние. Этот переход часто характеризуют как возникновение порядка из хаоса.

       Интересно, что как в установлении, так и в разрушении порядка огромную роль играют маленькие воздействия (флуктуации). Благодаря этим воздействиям система в одних случаях приобретает упорядоченность, в других эта упорядоченность, исчерпав себя, разрушается, при этом система попадает в состояние неустойчивости. Смена режимов устойчивости и неустойчивости происходит в системах, где есть подвод вещества, энергии и информации. До развития синергетики наука рассматривала отдельно хаос и порядок, причем основное внимание уделялось именно порядку, ибо его можно описать относительно простыми математическими уравнениями. Синергетика выявляет пути зарождения в хаосе порядка, его поддержания и распада.

       Хаос. Причины хаоса.

       Идеи  Брюссельской школы, существенно опирающиеся  на работы Пригожина, образуют новую, всеобъемлющую теорию изменений.

       В сильно упрощенном виде суть этой теории сводится к следующему. Некоторые  части Вселенной действительно  могут действовать как механизмы. Таковы замкнутые системы, но они  в лучшем случае составляют лишь малую долю физической Вселенной. Большинство же систем, представляющих для нас интерес, открыты — они обмениваются энергией или веществом с окружающей средой. К числу открытых систем, без сомнения, принадлежат биологические и социальные системы, а это означает, что любая попытка понять их в рамках механической модели заведомо обречена на провал.

       Кроме того, открытый характер подавляющего большинства систем во Вселенной  наводит на мысль о том, что  реальность отнюдь не является ареной, на которой господствует порядок, стабильность и равновесие: главенствующую роль в окружающем нас мире играют неустойчивость и неравновесность.

       Если  воспользоваться терминологией  Пригожина, то можно сказать, что  все системы содержат подсистемы, которые непрестанно флуктуируют. Иногда отдельная флуктуация или комбинация флуктуацией может стать (в результате положительной обратной связи) настолько сильной, что существовавшая прежде организация не выдержит и разрушится. В этот переломный момент (который авторы книги называют особой точкой или точкой бифуркаци) принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности или организации, который авторы называют диссипативной структурой. (Физические или химические структуры такого рода получили название диссипативных потому, что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых структур, на смену которым они приходят).

       Один  из ключевых моментов в острых дисскусиях, развернувшихся вокруг понятия диссипативной  структуры, связан с тем, что Пригожин подчеркивает возможность спонтанного  возникновения порядка и организации  из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

       От порядка к  хаосу

       В физической картине мира до 70-х годов XX века царствовали два закона классической термодинамики. Первый закон термодинамики (закон сохранения и превращения  энергии) фиксировал всеобщее постоянство  и превращаемость энергии. Закон констатировал, что в замкнутой системе тел нельзя ни увеличить, ни уменьшить общее количество энергии. Этот закон утверждал независимость такого изменения энергии от уровня организации животного, человека, общества и техники. Второй закон термодинамики выражает направленность перехода энергии, именно переход теплоты от более нагретых тел к менее нагретым. Иногда этот закон формулируют так: тепло не может перетечь самопроизвольно от холодного тела к горячему. Этому могут способствовать только затраты дополнительной работы.

       Ответить  на вопрос, как происходит эволюция и возникновение в природе, как  происходит организация порядка  из хаоса, «решила» новая наука синергетика (совместно с новой неравновесной  термодинамикой, теорией открытых систем).

       Немецкий  физик Герман Хакен термином «синергетика»  предложил обозначить совокупный, коллективный эффект взаимодействия большого числа  подсистем, приводящих к образованию  устойчивых структур и самоорганизации  в сложных системах.

       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.

       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.

       5. Диссипативные структуры существуют лишь постольку, поскольку система рассеивает энергию, а, следовательно производит энтропию. Из энтропии возникает порядок с увеличением общей энтропии. Таким образом, энтропия не просто соскальзыванием системы к дезорганизации, она становится прародительницей порядка, нового. Так из хаоса (неустойчивости) в соответствии с определенной информационной матрицей рождается Космос.

       Характеристики (атрибуты) хаоса и порядка.

       Говоря  о методологической и исторической судьбе понятий "хаос" и "порядок", мы можем отметить следующий парадокс: являясь наиболее древними обобщающими первообразами, матрицами мироописания, известными еще со времен мифов и космогонии, и находя впоследствии применение в самых разных науках, эти понятия, тем не менее, так и не обрели до сих пор своей терминологической четкости. Специфика и объемы этих понятий не были строго определены ни в одной из использующих их наук (к примеру, в современной физике используются более десяти характеристик хаоса: молекулярный хаос. термодинамический хаос, диффузный хаос, диссипативный хаос, детерминированный хаос, турбулентный хаос и др). До сих пор не ясны границы применимости этих понятий и специфика их "преломления" при переходе из одних познавательных сфер в другие. В настоящие время это, скорее, даже не понятие, а некие понятийные пространства, где сопрягаются и пересекаются интуитивные представления, культурно-смысловые контексты, конкретно-научные интерпретации и их философское осмысление.

       Можно сказать, что в истории науки  речь шла не об изучении феноменов хаоса и порядка как таковых, а об исследовании отдельных атрибутивных характеристик этих феноменов. Так, в естественнонаучном плане (в первую очередь, в термодинамике) соотношение хаоса и порядка определялось и измерялось ростом энтропии как показателем раз упорядоченности. Другими научными направлениями, проявляющими особый интерес к проблемам хаоса и порядка, были социология и общенаучные концепции (кибернетика, общая теория систем), в которых хаос и порядок сопрягались с развитием социальных систем разного уровня. Именно благодаря последним двум направлениям (аккумулирующим в своем методологическом становлении наработки современного им уровня естествознания) сложилась целая система понятийных антиномий, в рамках которых определялись основные параметры (атрибуты) порядка как организации: равновесность - неравновесность, открытие -закрытие системы, устойчивость - неустойчивость, динамика - гомеостаз, единообразие -разнообразие, симметрия - асимметрия, линейность - нелинейность, актуализация потенциальность, предсказуемость - непредсказуемость.

   Исследуя  эволюцию этих научных направлений, мы выявили в ней определенную тенденцию - тенденцию смены теоретических  моделей образов порядка. Первая модель равновесного классического  порядка (где доминирующими атрибутами упорядочения выступают устойчивость, стационарные состояния, гомеостаз, предсказуемость) представлена в классической социологии, классической кибернетике и системном подходе. Вторая модель неравновесного (неклассического) порядка, где доминирующими атрибутами упорядочения являются неустойчивость, изменчивость, непредсказуемость, связана с появлением более поздних концепций энтропийно-информационного подхода, кибернетики второго порядка, теории социальной энтропии, новейшиих системных теорий.

       Однако в результате перечисленных теоретических разработок сложились крайне противоречивые, порой взаимоисключающие представления о характере порядка в сложных системах и о роли хаоса в процессе порядкообразования. Назовем лишь несколько вопросов, которые возникают при знакомстве с различными позициями:

       Что является условием формирования порядка - открытость системы потоку внешних  воздействий (флуктуации как проявлений хаоса) или, наоборот, умение системы  эти воздействия (флуктуации) подавлять, бороться с ними. избавляя себя от изменений и потрясений?

       Является  ли однородность элементов системы, в том числе социальной, атрибутом  порядка или таковая ведет  к дезорганизации и хаосу (как  это следует из термодинамики)? И  может быть, в таком случае структурное  разнообразие есть гарант устойчивости и, следовательно, более сложного и надежного порядка?