Понятие о синергетике

В середине ХХ века появилось новое направление, на основе которого в конце ХХ века возникло научное направление под общим названием «синергетика».

«Синергос» греч. – направленный, кооперативный.

Впервые термин «синергетика» ввел Хакен. В 70-х гг. Хакен опубликовал монографию, которая называлась «Синергетика». В 1980 г. эта монография была переведена на русский язык.

Помимо Хакена, такие же явления рассматривали Эйген, Пригожин, Гленсдорф, Николис.

В синергетике рассматриваются системы, в которых:

уравнения, связывающие параметры, являются нелинейными;

параметры принимают критические значения внезапно и спонтанно (самопроизвольно, скачкообразно);

состояние системы является далеким от равновесия – система должна быть открытой.

В таких системах возможно возникновение спонтанного или самопроизвольного порядка из беспорядка (хаоса).

Спонтанное возникновение порядка из хаоса при определенных условиях в вышеуказанных системах Хакен назвал синергетикой, или самоорганизацией, а сами системы Пригожин назвал диссипативными структурами (греч. «диссипация» – рассеяние).

Другая характеристика самоорганизованной структуры – направленное кооперативное действие множества элементов системы, возникающее при определенных условиях в вышеуказанных системах.

Явление синергетики широко распространено в живой и неживой природе, оно проявляется начиная с атома, заканчивая Вселенной. В живой природе все процессы являются самоорганизованными, можно сказать, что жизнь – циклически повторяющийся самоорганизованный процесс.

Элементы самоорганизации проявляются в явлениях переноса.

Всякий асимметричный процесс является самоорганизованным.

Условия возникновения новых стационарных состояний в диссипативных структурах:

Система должна быть открытой.

Динамические уравнения параметров должны быть нелинейными.

Отклонение от положения равновесия должно быть значительным, а параметры должны принимать критические значения.

Микроскопические процессы протекают кооперативно или согласованно.

Синергетика – междисциплинарное направление научных исследований, основным предметом интереса которого служит самоорганизация в системах различной природы и сопровождающие ее явления. В свою очередь, под самоорганизацией понимают самопроизвольное возникновение сложных упорядоченных неравновесных структур (которые называют диссипативными).

Самоорганизация – самопроизвольное возникновение упорядоченных структур в неравновесных нелинейных системах. Соответственно, сама возникающая структура должна быть неравновесной (диссипативной). Таким образом, важнейшими атрибутами самоорганизации служат: 1) возникновение структур (рост упорядоченности); 2) самопроизвольное (а не в силу внешнего управления) возникновение структур; 3) возникновение именно диссипативных (неравновесных) структур, которые существуют, только пока сквозь них протекают породившие их потоки вещества и энергии.

Почему из хаоса возникают сложные, упорядоченные системы?

Образование упорядоченных структур, происходящие не за счет действия внешних сил (факторов), а в результате внутренней перестройки системы, называется самоорганизацией. Самоорганизация – фундаментальное понятие, указывающее на развитие в направлении от менее сложных объектов к более сложным и упорядоченным формам организации вещества. В каждом конкретном случае самоорганизация проявляется по-разному, это зависит от сложности и природы изучаемой системы.

Вспомним, как развиваются процессы на ранних стадиях эволюции Вселенной.

Разномасштабные самоорганизующиеся системы независимо от того, к какому разделу науки они относятся, имеют единый алгоритм перехода от менее сложных и менее упорядоченных к более сложным и более упорядоченным состояниям.

Как идет процесс превращения? В каком направлении? Почему тепло переходит от горячего тела к холодному? Почему пирамида Хеопса разрушается, а не восстанавливается?