3. Синергетика. Рождение порядка из хаоса.

Возникновение синергетики связано, в основном, с именами И. Пригожина, Г. Хакена, М. Эйгена, Б. Белоусова и Жаботинского. И.Пригожин, разрабатывая современную термодинамику необратимых процессов (неравновесную термодинамику) открыл явление образования упорядоченных структур из хаотического, неупорядоченного состояния системы и сформулировал теорему о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии.

Синергетика – наука, выявляющая изучающая общие закономерности в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченности временных и пространственных структур различной природы при сложных неравновесных условиях.

Синергетику, как новую систему взглядов (парадигма), можно предельно кратко охарактеризовать четырьмя ключевыми идеями: самоорганизация, открытые системы, диссипативные системы, нелинейность.

В настоящее время считается установленным, что процессы самоорганизации могут происходить в сравнительно простых физических и химических средах неорганической природы.

Самоорганизация в живой природе приводит систему к прямо противоположному состоянию, чем самоорганизация в неживых системах. Это приводит к появлению понятия открытой системы. Во второй половине XX века в науке утвердилось представление, согласно которому открытость системы является непременным условием самоорганизации.

Разработка теории диссипативных структур показала, что диссипация – это не фактор разрушения, а необходимое и важное свойство процессов самоорганизации. Именно диссипация есть необходимый процесс, способствующий выстраиванию упорядоченной структуры в нелинейной открытой среде.

Нелинейная система уравнений, которой описывается практически любая реальная сложная система, имеет не одно, а подчас целый спектр решений.

Примеры самоорганизации в неживой природе

Химические часы. Суть реакции Белоусова - Жаботинского состоит в окислении органической (малоновой) кислоты бромидом калия. При добавлении индикатора окислительно-восстановительных реакций (ферроина) можно наблюдать за ходом реакции по периодическому изменению цвета раствора. Внешне самоорганизация проявляется появлением в жидкой среде концентрических волн или в периодическом изменении цвета раствора с синего на красный и наоборот. Этот колебательный процесс идет без всякого вмешательства извне в точение нескольких десятков минут и получил название «химических часов».

4. Синергетические координаты для описания эволюции. Спираль развития.

Явления развития удобно рассматривать в связи с понятием энтропии и информации. Явления развития можно рассматривать в координатах, связанных с понятиями энтропии и информации. Это позволяет наглядно представить мысленную (концептуальную) модель процессов самоорганизации в виде сужающейся спирали.

Подобная модель самоорганизации может быть применена к биологическим, социальным, экономическим, культурным и др. системам. Главное здесь – возрастание уровня организации, связанное с уменьшением неопределенности по мере накопления информации.

Рис. 8.1. Спираль развития

Развитие не всегда имеет восходящий характер. Возможны локальные возрастания энтропии, «обратные скачки». Условия и положения самоорганизации систем.

1. Система должна быть открытой, диссипативной и находиться вдали от термодинамического равновесия.

2. В случае открытых систем происходит возникновение и усиление порядка через флуктуации.

3. Управление процессами и сохранение динамического равновесия систем основано на принципе обратной связи, когда на основе полученных обратных сигналов система возвращается в исходное состояние.

4. Система должна обладать достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, иметь некоторые критические размеры.