Синергетика - теория самоорганизации

Можно было бы высказать  сожаление, что сам Г. Хакен является в этом примером для многих из своих  последователей. Однако и здесь мы имеем парадоксальное явление. Именно снятие строгих ограничений, возможность  примерить к различным неформализованным областям знания принципов синергетики и критериев самоорганизации, оказалось плодотворным и стало позитивным фактором. Необходимо, вместе с тем, отдавать себе отчет в том, что в рассмотрении биологических систем мы имеем Г. Хакена — не физика теоретика, но мыслителя, а иногда даже художника.

Иллюстрацией к сказанному являются слова Г. Хакена о применении понятия энтропии к биологическим  системам, где, как пишет Г. Хакен, ''возникает в некотором смысле новый тип информации, связанный с коллективными переменными или параметрами порядка. Это навело нас на мысль, — пишет Г. Хакен, — назвать ту часть информации, которая относится к параметрам порядка и отражает коллективные свойства системы, синергетической информацией''. Что же касается самих параметров порядка, то они обретают новый смысл, превращаясь в носителей информации — ''информаторов''.

Идентификация синергетики

 

К выработке определения  синергетики мы подойдем как к  задаче идентификации. С одной стороны  имеются некоторые определения и суждения о синергетике, с другой — разнообразное содержание, которое специалисты относят к области синергетики. К тому, что говорилось о контактах специалистов, надо добавить и то, что специалисты разных профилей выделяют в качестве главных признаков синергетики то, что характерно именно их специализации. В одном случае, это когерентные взаимодействия, в другом, фрактальность структуры, также, прогрессивная эволюция или бифурикационные явления и другое. Группы специалистов разных направлений полагают, что синергетика более всего соотносится с тем, чем они занимаются: нелинейная динамика, лазерная физика, теория диссипативных структур, материаловедение и другое.

Ряд авторитетных авторов  высказывается о синергетике  как о новой научной парадигме. Например говорится: ''Предельно краткая характеристика синергетики как ноной научной парадигмы включает в себя три основные идеи: нелинейность, открытость диссипативность''. Более общей является следующая трактовка: ''Синергетика является теорией эволюции и самоорганизации сложных систем мира, выступая в качестве современной (постдарвиновской) парадигмы эволюции''.

Заслуживающим внимания представляется следующее определение:  
''Синергетика — (от греч. synergetikos — совместный, согласованный, действующий), научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико–химических и других) благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом 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 (самоорганизация). Основа синергетики — термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн''.

Через многие разночтения просматривается  фундаментальная проблема — проблема связи и соотношения понятий  синергетики, самоорганизации, системы, развития и эволюции. То, что синергетика  понимается многими исследователями, включая и ее основоположника Г. Хакена, как учение о самоорганизации, является непреложным фактом. 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''.

Сказанное можно дополнить, например, следующим определением:  
''Самоорганизация, целенаправленный процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы''.

Синергетика и самоорганизация

 

В определенной части своего смысла синергетика и такие понятия как самоорганизация, саморазвитие и эволюция имеют общность, которая позволяет указать их все в качестве результатов синергетического процесса. В особенности самоорганизация устойчиво ассоциируются сегодня с синергетикой. Однако такие ассоциации имеют двоякое значение. С одной стороны, эффект самоорганизации является существенным, но, тем не менее, одним из компонентов, характеризующих синергетику, с другой — именно этот компонент придает выделенный смысл всему понятию синергетики и, как правило, является наиболее существенным и представляющим наибольший интерес.

Не только результаты, а и условия, причины и движущие силы самоорганизации  имеют альтернативы. Так, в рассмотрении И.Р. Пригожина применительно к  диссипативным структурам речь идет о когерентной самоорганизации, альтернативой для которой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработанная и предложенная А.П. Руденко. Главным достоинством ''континуальной'' самоорганизации, предложенной А.П. Руденко, является то, что именно такой подход позволяет провести рассмотрение связи самоорганизации и саморазвития. В соответствии с развитыми взглядами сущность прогрессивной эволюции состоит в саморазвитии континуальной самоорганизации индивидуальных объектов. Показывается, что способностью к саморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором обладают только индивидуальные микрообъекты с континуальной самоорганизацией и что именно прогрессивная химическая эволюция способна быть основанием для возникновения жизни.

Итак, исходя из существующих традиций, опираясь на основополагающий замысел  Г. Хакена и ранее приведенную  мною формулировку, можно предложить следующее определение:

СИНЕРГЕТИКА — (от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий) — научное направление, изучающее процессы образования и массовых (коллективных) взаимодействий объектов (элементов, подсистем): (1) происходящие в открытых системах в неравновесных условиях; (2) сопровождающиеся интенсивным обменом веществом и энергией подсистем с системой и системы с окружающей средой; (3) характеризуемые самопроизвольностью (отсутствием жесткой детерминации извне) поведения объектов (подсистем), сочетающейся с их взаимосодействием и (4) имеющие результатом упорядочение, самоорганизацию, уменьшение энтропии, также эволюцию систем.

Расширенная формулировка, включающая «нефизическое» содержание:

Представляется целесообразным отклонится от стремления к определению именно синергетики и констатировать то, чем реально занимаются специалисты  в связи с исследованиями по синергетике. В связи с этим предлагается следующее определение:

Синергетическая концепция самоорганизации

1. Объектами исследования  являются открытые системы в  неравновесном состоянии, характеризуемые  интенсивным (потоковым, множественно–дискретным) обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением.

Конкретная система погружена  в среду, которая является также  ее субстратом.

2. Среда — совокупность составляющих  ее (среду) объектов, находящихся  в динамике. Взаимодействие исследуемых объектов в среде характеризуется как близкодействие — контактное взаимодействие. Среда объектов может быть реализована в физической, биологической и другой среде более низкого уровня, характеризуемой как газоподобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие — полевое и опосредствованное (информационное) взаимодействие.)

3. Различаются процессы организации  и самоорганизации Общим признаком  для них является возрастание  порядка вследствие протекания  процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям).

(Организация, в отличие от  самоорганизации, может характеризоваться,  например, образованием однородных стабильных статических структур.)

4. Результатом самоорганизации  становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация  динамических объектов (подсистем)  более сложных в информационном  смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.

5. Направленность процессов самоорганизации  обусловлена внутренними свойствами  объектов (подсистем) в их индивидуальном  и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которую ''погружена'' система.

6. Поведение элементов  (подсистем) и системы в целом,  существенным образом характеризуется  спонтанностью — акты поведения  не являются строго детерминированными.

7. Процессы самоорганизации  происходят в среде наряду  с другими процессами, в частности  противоположной направленности, и  могут в отдельные фазы существования  системы как преобладать над  последними (прогресс), так и уступать  им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду.

Самоорганизация может  иметь в своей основе процесс  преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.

Приведенное развернутое определение является если и не вполне совершенным, то все–таки необходимым шагом на пути конкретизации содержания, которое относится к синергетике, и выработки критериев для создания моделирующей самоорганизующейся среды.

О соотношении синергетики и самоорганизации следует вполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны друг от друга. Они, однако, имеют и различия. Поэтому синергетику как концепцию самоорганизации следует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий на области их пересечения.

Заключение (общенаучный  и общественный контекст синергетики)

Всякое новое  начинается как ересь – 

И кончается  как ортодоксия.

К. Лоренц

 

В настоящее время  общая методология науки переживает период, который совмещает в себе черты эволюции и кризиса. Современная наука, значительно укрепив свою базу за прошедшее столетие, может позволить себе более либеральный подход к включению в сферу своего рассмотрения содержания, не имеющего строгой объективной основы. Позитивный смысл этого действия заключается во включении в поле внимания существующих фактов и практик, реально нуждающихся в интеллектуальном анализе. Однако ввиду фактической неготовности науки к исследованию этого содержания объективными методами, процесс сопровождается появлением ''нетрадиционных'' и ''неклассических'' наук, симбиозов научного и ненаучного знания и других явлений, которые естественны сами по себе для человеческой познавательной деятельности, но далеки от именно научного знания. Важно то, что при этом происходит наработка подходов к малоисследованному, реально существующему содержанию. Можно указать, например, на крайне актуальную задачу объективного исследовании субъективной реальности, на подступах к которой трудятся психологи, нейрофизиологи и разработчики систем виртуальной реальности и компьютерной анимации. Сама постановки задачи выглядит терминологически противоречивой. Однако это реальная, крайне важная задача, в основе решения которой лежит изучение и осмысление процессов самоорганизации в нейробиологической, информационной и понятийной средах.

Современная наука достаточно сильна накопленным потенциалом научного знания и имеет определенную устойчивость ввиду зависимости финансовых и  интеллектуальных вложений в нее со стороны общества от практической полезности получаемых результатов. Тем не менее, смешение научного знания с элементами обывательского доверия и даже мистики может ослаблять в какой–то мере науку как форму общественного сознания. Сказанное имеет для синергетики значение, поскольку в нее более, чем в другие области происходит ''слив'' невостребованной обществом познавательной активности. Эта роль своеобразного отстойника имеет, очевидно, свои плюсы и минусы. Необходимо лишь отметить, что существующая ситуация должна ясно осознаваться авторитетными учеными, руководителями и спонсорами.

В заключении отметим  следующее. Проблематика, содержание, методы исследований и результаты, относимые к синергетике характеризуются  неоднозначными оценками и неопределенностью. Вместе с тем, синергетика как научное направление исследований является востребованной обществом. Значительное количество результатов исследований в разных областях знания соотносится исследователями с синергетикой. Контекст синергетики дает возможность плодотворно взаимодействовать ученым разных специализаций на языке системного осмысления и поиска новых решений. Приведенные определения синергетики, полученные преемственным образом, могут конструктивно применяться при решении конкретных задач. Можно предположить, что в связи с существующими и грядущими результатами в кинетической химии, нейробиологии, транспьютерном нейрокомпьютинге и в других областях сформируется более определенный теоретический и аксиоматический базис синергетики, благодаря чему, в частности, и критика в ее адрес станет более конструктивной и продуктивной. Несомненно, при всем том, что синергетика полноценно ''работает'' сегодня как категория научного знания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список источников

 

 

 

 

 

1. Хакен Г. ''Синергетика'' М 1980
2. Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.
3. Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М., 1986. Те же. Время, хаос, квант. - М., 1994.