2. Вклад кібернетики в наукову картину світу

Кибернетика усунула ту принципово неповну наукову картину світу,яка була притаманна науці XIX і першій половині XX століття. Класична інекласична наука будувала уявлення про світ на двох фундаментальнихпостулатах - матерія та енергія. Створювала матеріально-енергетичну,матеріально-польову картину світу.

На постулатах про матерії та енергії будувалися уявлення про простірі часу. Але в палітрі наукової картини світу не хапала найважливішою "фарби"

- Інформації. Найглибша причина сполучення простору і часу, аодно всіх змін у світі виникає з зміни маси, енергії іінформації. Досвід розвитку науки останнього часу показав, що реальнийсвіт складається з цих гранично фундаментальних елементів-Системиматеріальних об'єктів, матеріально-енергетичні процеси є іносіями, зберігачами та споживачами інформації. І подібного до того, як

Ейнштейн установив закон еквівалентності речовини та енергії, є закон (невідкритий ще) еквівалентності маси, енергії та інформації. Кибернетика

(разом з теорією інформації) дала нове уявлення про світ, заснованена інформації, управлінні, організованості, зворотного зв'язку,цілеспрямованості. Створила інформаційну картину світу. Чи не енергія, аінформація вийде в XXI столітті на перше місце в світі наукових понять.

Фундаментальний характер інформації означає, що хаос не може бутиабсолютним. У будь-якому хаосі існує деякий рівень впорядкованості.

Космос не здатний опуститися до суцільної ентропії. Живі організми ісоціальні системи живляться негативною ентропією (негэнтропией), тобтовони протистоять безладу і хаосу. Мас-енерго-інформаційніперетворення вичерпують собою всі можливі стани Космосу, а так самойого підсистем, включаючи людину, суспільство.

Кибернетика надала революціонізуюче вплив на теоретичнезміст і методологію всіх наук. Вона усунула непереборні межі міжприродними, суспільними та технічними науками. Сприяла синтезунаукових знань, створила з понять окремих наук структури нових понять,нова мова науки. Такі поняття, як інформація, управління, зворотнійзв'язок, система, модель, алгоритм та ін знайшли загальнонаукових статус.

Кибернетика дала в руки людини сильна зброя управліннявиробництвом, суспільством, інструмент посилення інтелектуальних здібностейлюдини (ЕОМ). Сучасні ЕОМ (комп'ютери) - універсальніперетворювачі інформродної асоціації, а з перетворенням інформації людина пов'язанийу всіх областях своєї діяльності (в політиці, економіці, науці,професійній сфері та ін.)

Філософ Ф. Бекон писав, що "коли істина виявлена, вона накладаєобмеження на думки людей ". На світ вже не можна дивитися" докібернетіческімпоглядом ". Нова наука-кібернетика-сформувала свій погляд на світ.інформаційно-кібернетичний стиль мислення.

3. Від хаосу до порядку. Синергетика як наука.

У фізичній картині світу до 70-х років XX століття царювали два законикласичної термодинаміки. Перший закон термодинаміки (закон збереження іперетворення енергії) фіксував загальне сталість і перетворюваністьенергії. Закон констатував, що в замкнутій системі тел не можна нізбільшити, ні зменшити загальну кількість енергії. Цей закон стверджувавнезалежність такої зміни енергії від рівня організації тварини,людини, суспільства і техніки. Другий закон термодинаміки висловлюєспрямованість переходу енергії, саме перехід теплоти від більш нагрітихтіл до менш нагрітих. Іноді цей закон формулюють так: тепло не можеперетекти мимовільно від холодного тіла до гарячого. Цьому можутьсприяти тільки витрати додаткової роботи.

Згідно з класичними фізичними уявленнями в замкнутійсистемі відбувається вирівнювання температур, система прагне до своготермодинамічної рівноваги, відповідному максимуму ентропії. Уфізичної картині світу принцип зростання ентропії відповідаєодносторонньому течією явищ, тобто в напрямку хаосу, безладдя ідезорганізації. Один із засновників класичної термодинаміки Р. Клаузіс всвоїй спробі поширити закони термодинаміки на Всесвіт прийшов довисновку: ентропія Всесвіту завжди зростає. Якщо прийняти цей постулатяк реальний факт, то у Всесвіті неминуче настане теплова смерть. Зтих пір, як фізика відкрила цей процес розсіювання, деградації енергії,люди відчували "зниження теплоти навколо себе". Багато хто вчені непогоджувалися з висновками Клаузіса. В. І. Вернадський стверджував, що "життя невкладається в рамки ентропії ". У природі поряд з ентропійних процесамивідбуваються і антіентропійние процеси. Багато вчення висловлювали сумнівз приводу поширення другого закону термодинаміки на весь Всесвіт.

Але у світі, як ми знаємо, не тільки панує тяга до теплової абодруга смерть. У світі постійно йде процес виникнення нового, еволюціїта розвитку різного роду систем. Згідно еволюційної теорії Дарвіна, живаприрода розвивається в напрямку удосконалення і ускладнення все новихвидів рослин і тварин. У суспільстві спостерігається процес соціальноготворчості, тобто творення нового. Постає питання, як із загальної тенденціїдо ентропії, дезорганізації може з'явитися "порядок" у живій природі ісоціумі. Виникнення нового здавалося неймовірним дивом.

Відповісти на запитання, як відбувається еволюція і виникнення в природі, "вирішила "нова наука синергетика (спільно з новою нерівноважноїтермодинаміки, теорією відкритих систем).

Синергетика (грец. "сінергетікос" - спільний, узгоджено діючий)

- Наука, метою якої є виявлення, дослідження загальнихзакономірностей у процесах освіти, стійкості і руйнуваннявпорядкованих часових і просторових структур у складних нерівноціннихсистемах різної природи (фізичних, хімічних, біологічних,екологічних та ін). Термін "синергетика" буквально означає "теоріясумісної дії ". Синергетика являє собою новий етап вивчення складнихсистем, що продовжує і доповнює кібернетику і загальну теорію систем. Якщокібернетика займається проблемою підтримки стійкості шляхомвикористання негативного зворотного зв'язку, а загальна теорія систем --принципами їх організації (дискретністю, ієрархічністю і т. п.), тосинергетика фіксує свою увагу на нерівноважності, нестабільності якприродному стані відкритих нелінійних систем, на множинності інеоднозначності шляхів їх еволюції. Синергетика досліджує типи поведінкитаких систем, тобто нестаціонарні структури, які виникають у них піддією зовнішніх впливів, чи з-за внутрішніх факторів (флуктуації).

Синергетика досліджує організаційний момент, ефект взаємодіївеликих систем. Виникнення організаційної поведінки може побутобумовлено зовнішніми впливами (вимушена організація) або може бутирезультатом розвитку власної (внутрішньої) нестійкості системи всистемі (самоорганізація).

Синергетика виникла на початку 70-х рр.. XX століття. До цього часувважалося, що існує непереборний бар'єр між неорганічної таорганічної, живою природою. Лише живій природі властиві ефектисаморегуляції і самоврядування.

Синергетика перекинула міст між неорганічної і живою природою. Вонанамагається відповісти на питання, як виникли ті макросистеми, в яких миживемо. У багатьох випадках процес впорядкування та самоорганізації пов'язаний зколективним поведінкою підсистем, що утворюють систему. Поряд з процесамисамоорганізації синергетика розглядає і питання самодезорганізаціі --виникнення хаосу в динамічнихсистемах. Як правило, досліджувані системи є дисипативних,відкритими системами.

Основою синергетики служить єдність явищ, методів і моделей, зякими доводиться стикатися при дослідженні виникнення порядку збезладдя або хаосу - в хімії (реакція Білоусова-Жаботинського),космології (спіральні галактики), екології (організація спільнот) і т.д.

Прикладом самоорганізації в гідродинаміці служить освіту в підігріваєтьсярідини (починаючи з певної температури) шестикутних осередків Бенара,виникнення тороїдальних вихорів (вихорів Тейлора) між обертаютьсяциліндрами. Приклад вимушеної організації - синхронізація мод вбагатомодовим лазері за допомогою зовнішніх періодичних впливів. Інтересдля розуміння законів синергетики представляють процеси предбіологічноюсамоорганізації до біологічного рівня. Самоорганізуються,виникли історично в період виникнення життя на Землі.

Основи синергетики були закладені німецький вченим Г. Хакеном (авторомкниги "Синергетика" (М, 1980)), роботами бельгійського вченого І. Пригожинаі його групи. Роботи Пригожина з теорії незворотних процесів у відкритихнерівноважних системах були удостоєні Нобелівської премії (1977).

Моделі синергетики - це моделі нелінійних, нерівноважних систем,що піддаються дії флуктуації. У момент переходу впорядкована інеупорядкована фази відрізняються один від одного так мало, що самефлуктуації переводять одну фазу в іншу. Якщо в системі можливо кількастійких станів, то флуктуації відбирають одну з них. При. аналізіскладних систем, наприклад, в біології чи екології, синергетика досліджуєнайпростіші основні моделі, що дозволяють зрозуміти і виділяти найбільшістотні механізми "організації порядку" виборчу нестійкість,імовірнісний відбір, конкуренцію або синхронізацію підсистем. Поняття іобрази синергетики пов'язані, в першу чергу, з оцінкою впорядкованості ібезладу - інформація, ентропія, кореляція, точка біфуркації та ін

Методи синергетики в значній мірі перетинаються з методами теоріїколивань і хвиль, термодинаміки нерівноважних процесів, теорії катастроф,теорії фазових переходів, статистичної механіки, теорії самоорганізації,системного аналізу та ін

Класична термодинаміка у своєму аналізі систем відволікалась від їхскладності та проблем взаємозв'язку з зовнішнім середовищем. По суті, вонарозглядала ізольовані, закриті системи. Але у світі є і відкритісистеми, які обмінюються речовиною, енергією інформацією із середовищем. Увідкритих системах теж виникає ентропія, відбуваються незворотні процеси,але за рахунок одержання матеріальних ресурсів, енергії та інформації системазберігається, а ентропію виводить у навколишнє середовище. Відкриті системихарактеризуються нерівноважної структурою. Нерівноважності пов'язана задаптацією до зовнішнього середовища (система змушена змінювати свою структуру),система може зазнавати багато різних станів невизначеність іт.д. Перехід від термодинаміки рівноважних процесів, до аналізу відкритихсистем ознаменував великий поворот в науці, багатьох галузях наукових знань.

У відкритих системах виявлений ефект самоорганізації, ефект руху відхаосу до порядку.

Німецький фізик Герман Хакен терміном «синергетика» запропонував позначитисукупний, колективний ефект взаємодії великого числа підсистем,приводять до образаванію стійких структур і самоорганізації в складнихсистемах.

Звичайно, феномен переходу від безладу до порядку, упорядкування вченізнали і до цього. Як приклади самоорганізації в неживій природіможна навести авторегуляції, принцип найменшої дії і принцип Ле-

Шательє. Було відкрито мимовільне освіту на Землі мінералів зскладнішою кристалічної гратами. У хімії відомі процеси,призводять до утворення стійких структур у часі. Прикладом єреакція Білоусова-Жаботинського, де розчин періодично змінює свій колірвід червоного до синього залежно від концентрації відповідних іонів.

У фізиці явища самоорганізації зустрічаються від атомних об'єктів ікінчаючи галактичних системами. Особисто Г. Хакен вважає маяком синергетикилазер. Атоми, впроваджені в лазер, можуть порушуватися дією енергіїззовні, наприклад, шляхом освітлення. Якщо зовнішня енергія недостатня, лазерпрацює як радіолампа. Коли ж вона досягає потужності лазерногогенерації, атоми, раніше випускають хвилі хаотично і незалежно, починаєвипромінювати один величезний цуг хвиль довжиною близько 300 000 км. Атомна антенапочинає осцілліровать у фазі, і хвилі здійснюють як би одне колективнерух.

Біологічні і соціальні системи підтримують впорядковані стану,незважаючи на впливи, впливу навколишнього середовища.

Синергетика досліджує особливі стану систем в області їх нестійкогостану, здатність до самоорганізації, точки біфуркації (перехіднімоменти, переломні точки).

Синергетичні закономірності

Як же синергетика пояснює процес руху від хаосу до порядку,процес самоорганізації, виникнення нового »?

1. Для цього система повинна бути відкритою, і від точки термодинамічногорівноваги. На думку Стенгерс, більшість систем відкриті - вониобмінюються енергією, речовиною інформацією з навколишнім середовищем.

Головну роль в навколишньому світі відіграє не порядок, стабільність ірівновагу, а нестійкість і неравновестность, від є безперервнофлуктуіруют.

2. Фундаментальним умовою самоорганізації є виникнення і посиленняпорядку через флуктуації.

3. В особливій точці біфуркації флуктуація досягає такої сили, щоорганізації системи не витримує і руйнується, і принциповонеможливо передбачити: чи стане стан системи хаотичним або вонаперейде на новий, більш диференційований і високий рівеньвпорядкованості. У точці біфуркації система може почати розвиток в новомунапрямі, змінити свою поведінку. Під точкою біфуркації розумієтьсястан даної системи, після якого можливе деякебезліч варіантів її подальшого розвитку. Прикладом можуть біфуркаційслужити "вибір супутника життя",''ситуації вибору навчального закладу ".

Наочний образ біфуркації дає картина В. М. Васнецова "Лицар нароздоріжжі ".

4. Нові структури, що виникають в результаті ефекту взаємодії багатьохсистем, називаються дисипативних, тому що для їх підтримки потрібнобільше енергії, ніж для підтримки більш простих, на зміну яким вониприходять. У точці біфуркації система стає на новий шлях розвитку. Тітраєкторії або напрямки, за якими можливий розвиток системи післяточки біфуркації і яке відрізняється від інших відносноїстійкістю, іншими словами, є більш реальним, називаєтьсяаттрактору. Атрактор-це відносно стійкий стан системи,притягує до себе безліч "ліній" розвитку, можливих після крапкибіфуркації. Випадковість і необхідність взаємно доповнюють одного в процесівиникнення нового.

5.Діссіпатівние структури існують. Тишь остільки, оскільки системадіссіпірует (розсіює) енергію, а, отже. виробляє ентропію. Зентропії виникає лад із збільшенням загальної ентропії. Таким чином,ентропія не просто зісковзування системи до дезорганізації, вона стаєпрародителькою порядку, нового. Так з хаосу (нестійкості) ввідповідно до певної інформаційної матрицею народжується Космос.

4. Значення синергетики для науки н світогляду.

Дійсно, виникнувши з нерівноважної термодинаміки, синтезуприродничо-наукових знань, синергетика орієнтує на розкриття механізмівсамоорганізації складних систем-природних і соціальних, а також створенихруками людини. Разом з синергетикою прийшло розуміння єдностінеорганічного й органічного світу, розуміння того, що чергування хаосуі порядку є універсальним принципом світоустрою. На думкуакадеміка М. Моїсеєва: "все що спостерігається нами. все, чого сьогодні беремо участь.

- Це лише фрагменти єдиного синергетичного процесу ..."( Алгоритмирозвитку. М., 1987-С.63).

Синергетика виявила біфуркаційних механізм розвитку, конструктивнуроль хаосу в процесах еволюції самоорганізованих систем, механізмконкуренції віртуальних, тобто допустимих, можливих форм структур,закладених в системі. За своєю дією на сучасний світоглядідеї синергетики рівнозначні ідеям теорії відносності та квантовоїмеханіки. Синергетичні поняття застосовні до будь-яких розвиваються системам.

Вони стають інструментами соціального мислення та аналізу. Сучаснасоціальна наука, долаючи механіцизмом і запозичуючи ідеї синергетики, всебільше звертає увагу на нерівноважні стану, на процеси зламустабільного порядку (на переходи від порядку до хаосу, на народження новогопорядку). У розвитку суспільства нерідко виникають нестійкі стану

«Точки біфуркації» - перехрестя, розщеплення шляхів розвитку. У періодсуспільної кризи безглуздо сподіватися на так звані "об'єктивнізакони ", які роблять людей сліпими по відношенню до соціально-політичнихі економічних процесів.

Уявлення про суспільство як соціальний машині, що діє по

"об'єктивними законами", - досінергетіческій погляд. Сучаснеприродознавство, наука і соціальне життя змушують нас освоювати новісинергетичні інструменти думки. Синергетичні ідеї активно впливають насвітоглядні уявлення. Адже синергетика виявляє загальні ідеї,методи і закономірності процесів самоорганізації в самих різнихобластях природничо-наукового, технічного та соціально-гуманітарногознання. Наш обов'язок - освоювати синергетичні ідеї, щоб піднятися на новийрівень світогляду, розуміння дійсності.

44. Н.Вінер: внесок у математику і кібернетику ХХст.

45. Математика і світ ХХ ст.