Синергетика как новая парадигма: самоорганизация, открытые системы, нелинейность

Это новая междисциплинарная область научных исследований, «интегративная па­радигма различных дисциплин», новый способ постановки научных проблем, направление их решения. Своей стратегической целью она ставит открытие или конструирование зако­номерностей и принципов, лежащих в основе процессов самоорганизации. Синергетика выступает не только в роли методологии междисциплинарного исследования нелинейных процессов, но и как методология конструирования реальности. При этом она становится одним из средств формирования новой целостной картины мира, или, как писал один из ее основателей Г.Хакен, теорией коллективного, кооперативного, комплексного поведения систем

«…Синергетику можно рассматривать как науку о коллективном поведении, организован­ном и самоорганизованном, причем поведение это подчинено общим законам. Когда какая-нибудь наука заявляет об универсальности своих законов, это тотчас же вызывает весьма важные последст­вия. Синергетика опирается на очень разные дисциплины, среди которых не только физика, химия и биология, но также социология и экономика; можно поэтому ожидать, что открытые и описанные синергетикой закономерности уже так или иначе будут представлены в различных областях науки, и у нас появится возможность увидеть возникновение в свете синергетики новой, единой картины мира, составленной, подобно мозаике, из множества отдельных, собранных наукой фактов» (Хакен Г. Тайны природы. Синергетика: наука о взаимодействии. М., Ижевск, 2003. С. 25).

Следует вспомнить, что в классической науке господствовали стереотипы линей­ного мышления, жесткого детерминизма, стремление изжить, преодолеть случайность, неопределенность, хаос, неравновесность и неустойчивость; мир объединен причинно-следственными связями, имеющими линейный характер, развитие понималось как посту-

пательное, по объективным законом, поэтому будущее было предсказуемым, а прошлое реконструируемым. Сегодня становится ясным большинству исследователей в разных об­ластях знания - описание сложного невозможно, недостаточно и даже опасно в современ­ных представлениях линейного мышления. Широко используемая в неклассической науке и синергетике нелинейность понимается как многовариантность, альтернативность путей, темпов эволюции, ее необратимость, возможность непредсказуемых изменений течения процессов - в целом развитие через случайность выбора пути в точках бифуркации.

Как настаивает К.Майнцер - немецкий ученый и организатор науки, необходимо понять, что физическая, социальная и ментальная реальность является нелинейной и сложной, что «линейное мышление может быть опасным в нелинейной сложной реально­сти», оно может терпеть неудачу в установлении правильных диагнозов врачами и психо­логами, приводить «к догматизму, отсутствию толерантности и фанатизму». Он считает, что нелинейный подход к изучению сложных систем порождает новые следствия в эпи­стемологии и этике, «дает шанс предотвратить хаос в сложном нелинейном мире и ис­пользовать креативные возможности синергетических эффектов». В синергетике возника­ет принципиально иная парадигма на базе таких новых областей науки, как неравновесная термодинамика, теории хаоса, нелинейный математический анализ, теории катастроф, теории автопоэзиса и ряда других, формируются общие принципы самоорганизации сложных нелинейных, открытых динамических систем независимо от их природы, кон­кретных составляющих и области существования.

Как представитель неклассической науки, синергетика, принципиально изменив видение действительности, существенно расширила и обогатила язык методологии есте­ствознания, а также кибернетики, системно-структурного и информационного подходов. В ней нашли свое обобщение такие крупнейшие открытия, как теория генерации лазера, колебательные химические реакции, теория диссипативных структур И.Пригожина, тео­рия турбулентности, неравновесные структуры плазмы при термоядерном синтезе и мно­гие другие. Еще в конце XIX в. крупнейший французский математик и физик А.Пуанкаре заложил основы методов нелинейной динамики и ввел такие базовые понятия, как ат­тракторы, бифуркации, динамический хаос. По-новому были переосмыслены традицион­ные категории линейности-нелинейности, случайности, необходимости, детерминации, целостности, эволюции и другие. Самоорганизация предстала как многообразные процес­сы возникновения упорядоченных пространственно-временных структур в сложных нели­нейных системах, находящихся в неравновесных, неустойчивых состояниях вблизи от критических точек, предшествующих бифуркации.

Детерминированный, или динамический хаос — понятие и направление исследова­ния в синергетике, которое возникло как переоценка смысла и роли хаоса, обнаружение возможностей его саморегуляции, соотношение порядка и хаоса. Конструктивная роль хаоса проявляется в самоорганизующихся системах прежде всего в том, что он необходим для выхода системы на один из аттракторов и что он лежит в основе объединения простых структур в сложные, механизма согласования темпов их эволюции. Важнейшим момен­том, как мы видим, стала переоценка роли и самого понимания хаоса в процессе эволюции сложноорганизованных нелинейных систем. Конструктивная роль хаоса проявляется в це­лом ряде форм, прежде всего как условие для перехода на новый аттрактор, увеличение разнообразия, необходимые для запуска процессов самоорганизации. Хаос как своего рода «поле возможностей» лежит также в основе объединения различных структур, согласова­ния темпов их эволюции и усложнения организации, установления общего темпа развития процессов - синхронизации, а также служит предпосылкой переключения, смены режи­мов, перехода к новым структурам, спадам и подъемам, колебательным режимам нели­нейных систем.

Какую роль играет хаос в социальном развитии? Уже в научной среде хаос пред­стает как возможность разнообразия научных идей и концепций, отрицание догматизма или лишь временное его принятие, а также поддержка нетрадиционных, «безумных» идей и гипотез, противоречащих устоявшимся теориям, признанным фактам и критериям науч­ности.

Известный исследователь в области систем Э.Ласло обращает внимание на так называемый «эффект бабочки», открытый метеорологом Э.Лоренцем, состоящий в том, что в состоянии хаоса малейшее изменение, сравнимое со взмахом крыльев бабочки, «усиливается и изменяет динамику всей системы. Такая перестройка динамики не обязательно является отрицательным фактором: су­ществует множество примеров хаоса, и некоторые из них носят созидательный характер. Например, нейронные сети головного мозга постоянно находятся в хаотическом состоянии. Вследствие этого они могут реагировать на самые слабые, самые незначительные изменения на входе в систему. Ког­нитивные состояния, необычно близкие к хаосу, могут способствовать творческому подъему: уче­ные и люди искусства, поэты и пророки рождают самые тонкие идеи и обретают величайшее вдох­новение в казалось бы неупорядоченных «превращенных» состояниях — находясь в медитации, во сне или в трансе или переживая наиболее тяжелые периоды своей жизни. Хаос таит в себе опас­ность и надежду. <… _> .> Общество также время от времени переходит в хаотическое состояние. Речь идет не о состоянии анархии, а о сверхчувствительности — прелюдии изменения. Находясь в хаоти­ческом состоянии, общество становится чувствительным к любой слабой флуктуации, к каждой но­вой идее, к каждому новому образу мысли и действия. В конечном счете хаос общества означает свободу человека — свободу изменять структуры и институты, в которых люди проводят свою

жизнь» (Ласло Э. Век бифуркации. Постижение изменяющегося мира // Путь. Международный фи­лософский журнал, 1995, № 7. С. 62-63).

Но особенно значимо это понятие при исследовании природы рынка как формы самоорганизующего и устойчивого развития в обществе. Рынок товаров, услуг, научных и технических идей, стратегий действия - это хаос, обладающий конструктивным потен­циалом в развитии общества, хотя и не решающий всех его проблем. И здесь можно вспомнить пример, который уже приводился ранее, - оценка Ф.Хаеком роли рынка, его стихии в «расширенном порядке человеческого сотрудничества», которое обеспечивает социальную эволюцию не из «одного центра» и «управляющего супермозга», но в процес­се самоорганизации подключая «хаос» и стихию новой информации, все многообразие личностей, индивидуального знания, мышления и деятельности.

«Группа исследователей в университете Бремена под руководством Х.-О. Пайтгена прово­дит исследования экономических явлений в обществе с помощью теории детерминированного хаоса и фрактальной геометрии. Поведение экономического рынка и динамика биржевых торгов (рост курса акций и внезапный, непредсказуемый, происходящий время от времени крах, резкое падение биржевых индексов) являются существенно нелинейными. События, происходящие на бирже, по­добны азартным играм в кости или на рулетке. События организованы людьми, решения продать или купить определенные акции принимаются каждым игроком индивидуально и в зависимости от конкретных обстоятельств и соображений. Но несмотря на это, наблюдается самоподобная, фрак­тальная динамика в изменении цен на акции. Ученые …. установили, что картина динамики бирже­вых индексов в периоды 60 дней, 60 недель и 60 месяцев обладает свойством подобия, масштабной инвариантности» (Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. СПб., 2002. С. 349).

Под аттрактором (греч. attrahere - притягивать) понимается относительно устой­чивое состояние системы, которое как бы притягивает к себе многообразные пути и траек­тории динамических систем, направляет их эволюцию к определенной «цели» (использу­ется образ воронки). Всякая сложная система таит в себе возможность бифуркаций, т.е. разветвлений, расхождения путей развития системы в различные стороны, точка бифурка­ции - это точка разветвления путей эволюции открытой нелинейной системы, которая оказывается на перепутье и должна осуществлять выбор. Фракталы — объекты, обладаю­щие свойствами самоподобия, повторения структур с увеличением размеров. Примерами этому могут служить геометрия деревьев, листьев, лепестков цветов, разветвления брон­хов в легких человека; в обществе как системе примером подобия может служить органи­зация разных уровней управленческих структур - от городских, районных до федераль­ных.

По мнению ведущих отечественных исследователей, в целом синергетику как но­вую научную парадигму и нелинейный стиль мышления можно охарактеризовать сле­дующими позициями:

- относительно эволюции систем -

всякое явление -эволюционная необратимая стадия какого-либо процесса, содержащая информацию о его прошлом и будущем, допускающая многовариантность, тупиковые ветви, отклонения, которые могут быть тем не менее совершеннее современно­го состояния; развитие происходит благодаря неустойчивости; новое появляется в ре­зультате бифуркаций как случайное и непредсказуемое;

- относительно структуры и управления системами -

системы являются зависимыми от процессов на вышележащих или нижеле­жащих уровнях, в нелинейном мире малые причины могут порождать большие следствия; человеческие действия обречены на провал, если они не учитывают потенции среды и структур-аттракторов; управление сложными системами успешно лишь как нелинейное, с учетом особенностей и тенденций их эволюции, а также эффективности малых воздейст­вий.

В классической науке, где рассматривались замкнутые системы, все процессы по­нимались как стремящиеся к равновесному состоянию с наибольшей энтропией - опреде­ленной степенью хаоса. Как показали исследования в области неравновесной динамики, в определенных классах открытых нелинейных сред складывается иная ситуация - потенци­ально существуют возможности возникновения из хаоса различных новых форм органи­зации и структур, соответствующих внутренним тенденциям самой среды. Неравновесная среда в соответствии с ее потенциалом и направлением эволюции определяет возможный спектр новых форм и структур не только на основании прошлого и настоящего, но как бы из будущего. За этим стоят, по-видимому, возможность понимания и в определенной сте­пени предвидения тенденций эволюции и изменения сложных самоорганизующихся сис­тем в единстве с окружающей средой, а, с другой стороны, - осознание своего рода «пра­вил запрета» для построения систем в данной среде.

Принципы синергетики применимы к сложным эволюционирующим природным системам, культуре и ее развитию, социальным системам и процессам, развитию науки и вненаучного познания, «механизмам» творческого мышления, к системе образования. Очевидно, что синергетический подход, обладающий значительным эвристическим и ме­тодологическим потенциалом, начинает охватывать все сферы познания природного и со­циального бытия, естествознания и гуманитарных наук. Его универсальность объясняется

тем, что синергетика, как и кибернетика, системный подход, теория катастроф и другие подобные методологические концепции, - это вновь разработанные способы осмысления и интерпретации эмпирических фактов, методов и теорий, накопленных в самых разных областях научных и вненаучных знаний и форм деятельности. Специалисты в этой облас­ти настаивают на том, что синергетика не образ мира, но стиль, образ мышления о нем.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Аршинов В.И. Синергетика как феномен постнеклассической науки. М., 1999. Аршинов В.И.,

Буданов В.Г. Роль синергетики в формировании новой картины мира // Вы­зов познанию. Стратегии развития науки в современном мире. М., 2004.

Данилов Ю.А. Роль и место синергетики в современной науке // Онтология и эпистемоло­гия синергетики. М., 1997.

Князева Е.Н., Курдюмов СП Основания синергетики. СПб., 2002.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М., 1986.

Проблемы методологии системного исследования. М., 1970.

Садовский В.Н. Основания общей теории систем. Логико-методологический анализ. М., 1974.

Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и уст­ройствах. М., 1985.

Юдин Э.Г. Методология науки. Системность. Деятельность. М., 1997.

Дополнительная

Блауберг И.В. Проблема целостности и системный подход. М., 1997.

Князева Е.Н. Одиссея научного разума. Синергетическое видение научного прогресса. М., 1995.

Ласло Э. Век бифуркации. Постижение изменяющегося мира // Путь. Международный философский журнал, 1995, № 7.

Матурана У.Р., Варела Ф.Х. Древо познания. Биологические корни человеческого пони­мания. М., 2001.

Пригожин И. От существующего к возникающему. Время и сложность в физических нау­ках. М., 1985.

Садовский В.Н. Общая теория систем Л. фон Берталанфи: некоторые итоги полувекового развития // Субъект, познание, деятельность. М., 2002.

Вопросы для самопроверки

1 .Охарактеризуйте системный подход как новую парадигму науки. 2.В чем суть философского принципа системности? 3.Приведите одно из определений понятий системы, структуры, элемента. 4.Органические и неорганические системы, их распространенность в природе и обществе.

Что такое синергетика, каковы ее особенности как новой парадигмы мышления?

Чем отличаются принципы синергетики от стереотипов классической науки?

Объясните основные понятия синергетики: аттракторы, фракталы, бифуркации.

Как синергетика понимает эволюцию систем?

10. Теория самоорганизации как единство системного и синергетического подходов.

Глава 12.