Основные идеи и принципы синергетики

Синергетика (от др.-греч. σ υ ν - – приставка со значением совместности и ἔ ρ γ ο ν – «деятельность»), или теория сложных систем – это междисциплинарное направление науки, изучающее саморазвитие сложных, нелинейных, открытых систем, то есть систем, имеющих источники и стоки энергии, вещества и информации, взаимодействующих с окружающей средой.

Основное понятие синергетики – определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния.

Основные школы синергетики – это школа Германа Хакена, и школа Ильи Пригожина.

Основные положения синергетики:

Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные – эволюционирующие системы. Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней. Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, то есть – развития. Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему иного уровня. Переход от неупорядоченного состояния (точки бифуркации) к состоянию порядка (аттрактору) для всех развивающихся систем происходит по одним законам.

Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации. В точках бифуркации системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии. Заранее невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система.

Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:

Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции.

Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия, так как там она не способна к какой-либо самоорганизации.

Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации(случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Благодаря притоку энергии извне и усилению неравновесности, отклонения со временем возрастают, накапливаются, и, в конце концов, приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и через относительно кратковременное хаотическое состояние системы приводят либо к разрушению прежней структуры, либо к возникновению нового порядка. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то состояние системы после бифуркации обусловлено действием суммы случайных факторов.

В самоорганизующейся системе возникшие изменения не устраняются, а накапливаются и усиливаются вследствие общей положительной реактивности системы, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур, образованных из элементов прежней, разрушенной системы.

Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи сопровождаются нарушением симметрии. При описании эволюционных процессов необходимо отказаться от симметрии времени, характерной для полностью детерминированных и обратимых процессов в классической механике. Самоорганизация в сложных и открытых системах, к которым относится и жизнь, и разум, приводят к необратимому разрушению старых и к возникновению новых структур и систем.