3.5. Синергетика в России.

Ключевую роль в развитии синергетики в России сыграл Московский Синергетический форум, который состоялся в январе 1996 г. в Москве и в январе 1999 г. в Санкт-Петербурге с приглашением ведущих представителей научных школ по синергетике в мире. Тогда как штутгартская научная школа пришла к своим открытиям закономерностей самоорганизации сложного, изучая модели из физики лазеров, брюссельская научная школа добилась выдающихся результатов, исследуя явления самоорганизации в области физической химии, то московская школа синергетики занимает лидирующее положение в мире по математическому моделированию сильно неравновесных и быстро протекающих процессов в открытых диссипативных средах. Среди российских ученых, интенсивно разрабатывающих синергетику на базе математических моделей и вычислительного эксперимента, следует назвать академика РАН А.А. Самарского (р. 1919) и члена-корреспондента РАН С.П. Курдюмова (1928-2004).

Курдюмов Сергей Павлович родился 18 ноября 1928 года в Москве. В 1953 г. закончил физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова по специальности «теоретическая физика». После окончания МГУ был принят на работу в Отделение прикладной математики Математического института им. В.А. Стеклова АН СССР (ныне Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН), где прошел путь от инженера до директора. В 1968 году он защитил кандидатскую диссертацию, а в 1979 году – докторскую.

С.П. Курдюмов – крупный российский ученый, специалист в области математического моделирования, математической физики и вычислительной математики, член-корреспондент РАН (1984 г.), автор более 300 научных работ, опубликованных в России и за рубежом, в том числе пяти монографий, соавтор открытия нового физического эффекта "эффект Т-слоя" (авторское свидетельство № 55 за 1969 г.). Непосредственно им, а также под его руководством выполнены пионерские расчетно-теоретические работы в области ядерной энергетики, лазерного термоядерного синтеза, лазерной термохимии. С.П. Курдюмовым (совместно с академиком А.А. Самарским) были созданы методики и проведены исследования лазерных термоядерных мишеней средствами вычислительного эксперимента. Эти методики заложили и обосновали концепцию низкокоэнтропийного сжатия оболочечных мишеней, общепринятую к настоящему времени во всем мире. С.П. Курдюмову принадлежит большой вклад в разработку фундаментальных проблем синергетики и теории нелинейных эволюционных уравнений. Для квазилинейных уравнений теплопроводности с источником им и его учениками развита теория режимов с обострением. Изучен спектр собственных функций нелинейной открытой среды, исследованы свойства диффузионного хаоса. Теория режимов с обострением распространена на сжимаемые среды, задачи диссипативной и магнитной гидродинамики. Эти результаты нашли важное применение и экспериментальное подтверждение в задачах связанных с ЛТС, в экспериментах по термохимии. С 1983 по 2001 год под руководством С.П. Курдюмова и при его непосредственном участии был получен ряд фундаментальных научных результатов в области математической физики, нелинейной динамики и синергетики, развиты новые методы конструктивного анализа решений широкого класса нелинейных параболических уравнений с источниками и стоками. Научные результаты в этой области нашли отражение, в частности, в монографии “Blow-up in Quasilinear Para-bolic Equations”, Berlin: Walter de Gruyter, 1995 (совместно с А.А. Самарским, В.А. Галактионовым и А.П. Михайловым), получившей мировое признание. Был завершен цикл пионерских работ, связанный с анализом диффузионного хаоса и сложной упорядоченности в системах реакция-диффузия и оказывающий большое влияние на развитие исследований по нелинейной динамике в России. Этим исследованиям посвящена монография «Нестационарные структуры и диффузионный хаос», М., Наука, 1992 (совместно с А.А. Самарским, Т.С. Ахромеевой, Г.Г. Малинецким).

Особое внимание в эти годы было уделено приложению идей синергетики в таких областях как стратегическое планирование, анализ исторических процессов, моделирование образовательных систем, философские проблемы естествознания. Книги, посвященные этим задачам, в частности «Законы эволюции и самоорганизации сложных систем», М., Наука, 1994 (совместно с Е.Н. Князевой) и «Синергетика и прогнозы будущего» (М.: Наука, 1997, совместно с С.П. Капицей и Г.Г. Малинецким); сборник работ С.П. Курдюмова и его учеников «Режимы с обострением. Эволюция идеи. Законы коэволюции сложных систем» (М.: Наука, 1999), выпущенный к 70-летию со дня его рождения; «Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация, темпомиры» (СПб.: Алетейя, 2002, совместно с Е.Н.Князевой), «Основания синергетики. Синергетическое мировидение» (М.: КомКнига, 2005) и «Основания синергетики. Человек, конструирующий себя и свое будущее» (М.: КомКнига, 2006) совместно с Е.Н.Князевой, «Синергетика: Нелинейность времени и ландшафты коэволюции» (М.: КомКнига, 2007, совместно с Е.Н.Князевой) вызвали большой интерес у научной общественности.

С.П. Курдюмов вел большую научно-организационную работу. С 1989 года по 1999 год он являлся директором Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. С.П. Курдюмов в течение многих лет был членом бюро ОИВТА РАН, президентом Международного компьютерного клуба, вице-президентом Национального комитета по математическому моделированию. С.П. Курдюмов был избран также действительным членом Европейской академии наук (European Academy of Sciences), был членом редколлегии пяти отечественных и международных научных журналов.

С.П. Курдюмов вел большую работу по подготовке научных кадров. Он был заведующим кафедрой прикладной математики и синергетики в Московском физико-техническом институте. Под его руководством защищено 10 докторских и 19 кандидатских диссертаций. За свои работы С.П. Курдюмов был отмечен правительственными наградами. Он награжден медалями: «За трудовую доблесть» (1956 г.), «За доблестный труд» (1970 г.), орденом «Знак Почета» (1975 г.) и Орденом почета (1999 г.).

С.П. Курдюмов ушел из жизни 2 декабря 2004 г. в Москве.

Московская синергетическая школа А.А.Самарского – С.П. Курдюмова, имеет свой научный центр в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН и в Институте математического моделирования РАН, а также частично на факультете ВМиК МГУ. У этой научной школы исторически сложились свои оригинальные традиции, связанные с выбором ориентиров и методов научных исследований. К настоящему времени эта школа насчитывает пять-шесть поколений ученых. Среди учеников наиболее известны имена В.А. Галактионова, Н.В. Змитренко, Е.С. Куркиной, А.Б. Потапова, Г.Г. Малинецкого, А.П. Михайлова. Кроме того, эту школу можно рассматривать в качестве центра компьютерной науки (информатики) в России, что определяет специфические черты подхода к синергетике – математическое моделирование эволюционных процессов в диссипативных средах с нелинейным источником.

Здесь разрабатываются аналитические методы решения сложных нелинейных уравнений, прежде всего дифференциальных уравнений типа теплопроводности с нелинейным источником. Осуществляются эксперименты и проводится численный счет с помощью компьютеров. Эти эксперименты называются поэтому компьютерными экспериментами³⁷. Такие эксперименты позволяют использовать полученные результаты математического моделирования и аналитические решения и изучать ход эволюционных процессов в открытых и нелинейных средах на экранах компьютеров. Даже пользователи персональных компьютеров получают возможность воспроизводить процессы, протекающие в открытых и нелинейных средах, и вести некую экспериментальную игру с этими процессами, чтобы понять, почему они протекают именно так, а не иначе.

Синергетика имеет здесь особый имидж. Она развивается как теория нестационарных локализованных диссипативных структур, которые являются новым типом упорядоченных структур в системах с нелинейной положительной обратной связью. Такого рода обратная связь является механизмом сверхбыстрых, лавинообразных эволюционных процессов, так называемых режимов с обострением. Синергетика рассматривается здесь, таким образом, как теоретическое описание режимов с обострением, механизмов формирования локализованных структур (самоорганизации), их трансформации, нелинейного синтеза (коэволюции) и распада. Основными областями научного исследования являются моделирование тепловых и гидродинамических процессов с помощью компьютеров, физика плазмы, расчеты установок управляемого термоядерного синтеза, режимы с обострением в задачах высокого давления, кумуляции, лазерного термоядерного синтеза, химической кинетики.

Применяемые математические модели, а именно дифференциальные уравнения типа теплопроводности с нелинейным источником, оказываются глубоко содержательными. Удивительный и парадоксальный мир сложных структур самоорганизации скрыт за этими уравнениями³⁸.

Особенности научного направления школы Самарского-Курдюмова, продолжаемого ныне их учениками, прежде всего Е.С. Куркиной и Г.Г. Малинецким, таковы:

■ исследование механизмов локализации в форме структур открытых нелинейных сред. Феномен «локализации горения (тепла)» был обнаружен и подвергнут пристальному изучению. Этот феномен был назван «инерцией горения (тепла)». В 1969 году было официально зарегистрировано физическое открытие «Т-слоя в плазме». Это – самоподдерживающиеся и саморазвивающиеся структуры в плазме;

■ была выдвинута идея о существовании дискретных спектров структур-аттракторов (выделенных направлений эволюции) в открытых нелинейных средах. Это важное представление влечет за собой ряд мировоззренческих следствий;

■ исследование различных типов режимов с обострением: режима быстрого роста и усиливающейся локализации процессов, режима быстрого роста с локализацией процессов в определенной области, на так называемой фундаментальной длине, режима быстрого роста без локализации и режима стада интенсивности и неограниченного растекания по пространству;

■ изучение принципов построения сложного эволюционного целого из частей, принципов интеграции и коэволюции сложных «разновозрастных» (находящихся на разных эволюционных стадиях и развивающихся с разной скоростью) структур;

■ исследование способов нелинейного управления, способов эффективного управления сложными системами посредством малых, но правильно пространственно организованных внешних воздействий.

Самоорганизующиеся структуры горения (или тепла) в режимах с обострением – это парадигмальный пример синергетики, развиваемой в данной научной школе. Модель самоорганизующихся структур горения служит твердым ядром синергетической теории и платформой для методологических выводов и философских обобщений. Теория режимов с обострением применяется для понимания таких быстрых процессов как рост населения Земли и неустойчивости исторического развития³⁹, «экономическое чудо» в государствах Юго-Восточной Азии, информационный взрыв или вспышки творческой активности в науке. Синергетика, тем самым, стремится обнаружить изоморфизм сложного поведения и формирования структур в живой и неживой природе и в мире человека.

Не менее важную роль в развитии синергетического движения сыграли в России работы академика РАН Н.Н. Моисеева (1917-2000), разрабатывавшего идеи глобального эволюционизма и коэволюции человека и природы в широком контексте синергетических представлений.

Более 20 лет на физфаке МГУ активно работает семинар «Синергетика» под руководством Ю.Л. Климонтовича (к сожалению, скончавшегося в ноябре 2002 г.), А.Ю. Лоскутова и Ю.А. Данилова (1936-2003), а в главном здании МГУ широко известен по своей многолетней плодотворной работе и изданию трудов (к настоящему времени вышло уже 8 томов) семинар «Синергетика» под руководством О.П. Иванова на 31 этаже главного здания МГУ им. М.В. Ломоносова. Нельзя не отметить замечательные работы Д.С. Чернавского, развивающего синергетику в информационных терминах. Учитывая неизменно растущий интерес к этой области, здесь стоило бы назвать еще много иных имен.

При Санкт-Петербургском отделении РАН и Санкт-Петербургском Союзе Ученых также создан научно-исследовательский центр «Синергетика» под руководством профессора М.А. Басина. В.П. Бранский и В.В. Василькова, являющиеся профессорами Санкт-Петербургского государственного университета, являются признанными специалистами в области социосинергетики, изучения закономерностей самоорганизации в социальной сфере.