Особенности и образы синергетической научной парадигмы

Термин «синергетика» происходит от греческого «синергия» - содействие, сотрудничество. Этим термином принято обозначать совокупность научных концепций, объясняющих возникновение согласованного, кооперативного поведения в сложных системах различной природы.

В частности, немецкий физик Герман Хакен употреблял этот термин для обозначения науки, изучающей процессы самоорганизации в лазере, мозге, двигательных функциях человека и животных. С этой точки зрения с синергетикой связаны модели и методы теории нелинейных колебаний (А.Пуанкаре, И.Андронов), теории катастроф (Р.Том), теории хаоса (В. Арнольд), теории диссипативных структур (И. Р. Пригожин), фрактальной геометрии. Популярный обзор этих идей и методов содержится в статье Ю. Данилова и Б. Кадомцева «Что такое синергетика?», размещенной на сервере Московского международного синергетического форума.

Благодаря сотрудничеству ученых с философами и методологами науки, синергетика стала принимать расширительное значение, связанное с междисциплинарным анализом научных идей, методов и моделей сложного поведения, раскрытия их потенциала в мышлении о мире и человеке.

Осмысление сложного поведения физических систем, ставящее под вопрос очевидные интуиции природного поведения, приводит к новому пониманию, переосмыслению мира.

В этом представлении синергетика изучает проблемы междисциплинарного диалога, выявляет особенности современных социальных, когнитивных и коммуникативных ситуаций (постмодерн, постструктурализм, философия языка) и сопоставляет их с научными точками зрения (теория хаоса, наука о сложности, квантовая механика, фракталы). Модели и метафоры науки о сложности (фракталы, хаос, становление) использовались такими философами, как Ж. Лиотар («Состояние постмодерна»), Ж. Делез и Ф. Гватари («Анти-Эдип»). Близки к такого рода пониманию синергетики натурфилософские работы И. Р. Пригожина и И. Стенгерс, посвященные переоткрытию времени, концепции автопоэзиса (У. Матурана, Н.Луман), концепции синергетики II (В. И.Аршинов).

Обсудим теоретический аппарат синергетики, рассмотрев взгляды основателя синергетики - немецкого физика Германа Хакена на методологию познания самоорганизующихся систем.

Синергетическое описание сложной системы подразумевает наличие, как минимум, двух уровней рассмотрения - макроуровня, уровня глобальной организации системы и микроуровня, уровня локальных взаимодействий выделенного элемента.

Самым важным качеством синергетических систем является возможность появления новых качеств на макроуровне, которые отсутствуют, когда вы рассматриваете детали.

Это качество можно проиллюстрировать с помощью картин Джузеппе Арчимбольдо - знаменитого художника конца XVI в., строившего портреты людей из фруктов и овощей. Интересно то, как глаз отделяет образ, - вы видите портрет человека и забываете, что это коллаж, составленный из фруктов. В данном случае новое возникает на уровне целого, хотя оно зачастую отсутствует в деталях.

Это новое и есть самоорганизация - коллективный эффект, возникающий на макроуровне сложной системы. Ведущий процесс в сложной системе - это самоорганизация. Нет направляющей руки, нет программиста.

Возникает вопрос: как моделировать сложную систему, состоящую из огромного числа сложных элементов?

Для описания системы используются параметры - то, что надо задать, чтобы точно описать состояние системы.

В системе есть макропараметры - параметры, которые описывают систему в целом, и микропараметры - параметры отдельных частей. Самоорганизация связана с динамикой и взаимодействием между этими параметрами.

С точки зрения Хакена, подчинение большого числа параметров состояния малому количеству порядка называется slaving principe - «принцип подчинения».

Это небольшое число параметров определяет макроэволюцию системы. Их Хакен называет параметрами порядка.

Какой параметр станет доминирующим в системе? Сразу ответить на этот вопрос нельзя. Макро- и микропараметры системы находятся в сложном взаимодействии.

Зависимость между параметрами порядка и параметрами состояния не однонаправлена. Есть прямая и обратная зависимость, т. е. параметры состояния влияют на параметры порядка, и наоборот. Такая двухсторонняя зависимость получила у Хакена название круговой причинности.

В частности, знаменитый «эффект бабочки»[7] приводится во многих работах по синергетике как пример связи макросостояний системы и малого изменения микропараметров. С точки зрения самоорганизации макросостояния могут быть чувствительными к флуктуациям - изменению микропараметров. В этом случае меняются параметры порядка.

Важным аспектом самоорганизации является то, что микро- и макропараметры сложной системы ведут себя таким образом, что они действуют согласованно.

Примеры таких систем часто можно встретить в биологии - согласованность большого косяка рыб, самоорганизация колоний амебы, перелеты птиц, согласованное поведение больших стай животных. Такое поведение можно интерпретировать как консенсус между частями - взаимосогласованность между параметрами состояний и параметрами порядка.