Основные концепции самоорганизации Г. Хакена

Синергетика (греч. synergetikos – совместный, согласовано действующий) – научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических и др.) благодаря процессам самоорганизации в природе и обществе, т.е. интенсивному (потоковому) обмену веществами и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях; в таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень ее упорядоченности, т.е. уменьшается энтропия (т.н. самоорганизация). Синергетика возникла на стыке физики и химии в 70-е гг. XX в., основоположником является Г. Хакен, профессор Института синергетики и теоретической физики в Штудтгарте.

Термин «синергетика» введен Г. Хакеном для обозначения междисциплинарного направления, в котором результаты его исследований по теории лазеров и неравновесным фазовым переходам должны были (и это произошло) дать идейную основу для плодотворного взаимосотрудничества исследователей из различных областей знания. Разнообразие научных школ, направлений, идей свидетельствует о том, что синергетика представляет собой скорее парадигму, чем теорию. Это значит, что она олицетворяет определенные достаточно общие концептуальные рамки, немногочисленные фундаментальные идеи, общепринятые в научном сообществе, и методы (образцы) научного исследования.

Синергетика является наиболее общей на данный момент теорией самоорганизации и изучает закономерности этих явлений во всех типах материальных систем. Как пишет Г. Хакен, принципы самоорганизации распространяются «от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций». Синергетика претендует на открытие универсальных механизмов самоорганизации как в живой, так и в неживой природе. Теоретической основой синергетики выступает термодинамика нелинейных систем, или неравновесная термодинамика.

Исходным принципом синергетической концепции является различие процессов в открытых и закрытых системах. Синергетика в качестве предмета изучения выбирает открытые системы.

Сегодня синергетика (а также входящая в неё и близкая по смыслу теория самоорганизации) включает в себя, по крайней мере, три уровня идей:

1. Частнонаучный(конкретные теории самоорганизации структур в физике, химии, биологии, экологии, психологии и других частных науках, в том числе теории динамического хаоса).

2. Общенаучный(концепции самоорганизации Г. Хакена, И. Пригожина, С. Курдюмова, Э. Ласло и других известных авторов, которые формулируют общие понятия, принципы и законы самоорганизации, применяемые во всех объективных, связанных с эмпирическим опытом, науках, включая теорию хаоса, а также в математике как общенаучной дисциплине).

3. Мировоззренческий(синергетика как ядро мировоззрения нового типа, обобщающего мировоззрения прежнего типа мифологию, религию, философию).

Синергетика является теорией эволюции и самоорганизации сложных систем мира, выступая в качестве современной (постдарвиновской) парадигмы эволюции.

Брюссельская школа лауреата Нобелевской премии И.Р. Пригожина развивает термодинамический подход к самоорганизации с точки зрения диссипативных структур, раскрывающую исторические предпосылки и мировоззренческие основания теории самоорганизации.

В отрытых системах поток энергии может вывести ее из устойчивого состояния - начинается развитие неустойчивостей, а их последующая самоорганизация может привести систему в устойчивое неоднородное состояние. Такие состояния И. Пригожин назвал «диссипативными структурами».

Осознание того факта, что хаотическая динамика присуща практически всем нелинейным физическим системам, стало революцией в современном естествознании. Огромную роль в этом сыграли работы И. Пригожина. Мотивацией его работы, выполненной совместно с И. Стенгерс, был парадокс времени, который, однако, не существует сам по себе. С ним тесно связаны два других парадокса, которые, как пишет И. Пригожин, имеют самое непосредственное отношение к отрицанию парадокса времени: «квантовый парадокс» и «космологический парадокс». «Будущее при нашем подходе, - пишут И. Пригожин и И. Стенгерс, - перестает быть данным; оно не заложено более в настоящем. Это означает конец классического идеала всеведения».

В последние десятилетия родилась новая наука – физика неравновесных процессов, связанная с такими понятиями, как самоорганизация, диссипативные структуры, необратимость. «Искусственное может быть детерминированным и обратимым, - пишут И. Пригожин и И. Стенгерс, - естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости».

Последнее играет существенную конструктивную роль: необратимость приводит к множеству новых явлений, таких как образование вихрей и т.п. И. Пригожин считает самым разумным отыскать узкую тропинку между двумя концепциями, каждая из которых приводит к отчуждению: концепцией мира, управляемого законами, не оставляющими места для новации и созидания, и концепцией, символизируемой Богом, играющим в кости, концепцией абсурдного, акаузального мира, в котором ничего нельзя понять. «Поиск тропинки» - это и есть основная тема книги И. Пригожина и разделяющей его взгляды И. Стенгерс. Стрела времени, как убедительно показывают авторы книги, существует: «…мы дети стрелы времени, эволюции, но отнюдь не её создатели».

Исследование парадокса времени заставило И. Пригожина рассмотреть проблему центральной роли «законов природы». Он считает отождествление науки с поисками «законов природы» самой оригинальной концепцией западной науки. Прототипом универсального закона природы служит закон Ньютона, который детерминистичен (коль скоро начальные условия известны, можно предсказывать движение) и обратим во времени (между предсказанием будущего и восстановлением прошлого нет никакого различия).

И. Пригожин убежден, что его подход приводит к более согласованному и единообразному описанию природы. Между фундаментальными законами физики и всеми остальными уровнями описания, включающего в себя химию, биологию и гуманитарные науки, существовал разрыв. Новая перспектива, которая открывается благодаря объединяющей роли хаоса, глубоко трансформирует связь между науками. Однако ученый предостерегает от искушения создать «теорию всего на свете»: унифицирующий элемент, вводимый хаосом, соответствует концепции открытого эволюционизирующего мира, в котором, по словам Поля Валери, «время есть конструкция». Суть «диалога с природой», который связывается с научным пониманием, заключается в том, чтобы превратить хаос в новое орудие исследования ситуаций, до сих пор остававшихся вне досягаемости физики.

Понятие аттрактора(от лат. attraho притягивающий к себе), фигурирующее в исследовании И. Пригожина, используется им для описания эволюции диссипативных систем; к таким, например, относится движение реального маятника, включающее трение. В отличие от идеального маятника (без трения), движение которого бесконечно, реальный постепенно останавливается в положении равновесия: это положение и является аттрактором. Не все диссипативные системы приходят к одной единственной конечной точке. Например, сильно неравновесная диссипативная структура, известная под названием «химические часы», эволюционизирует не к какому-нибудь состоянию, а к устойчивому периодическому режиму. Такая ситуация приводит к необходимости обобщения идеи аттрактора: он более не точка, а линия. В других случаях, пытаясь построить геометрическое изображение аттрактора, можно получит поверхность или объем. Полной неожиданностью стало открытие так называемых странных аттракторов.В отличие от линии или поверхности, странные аттракторы характеризуются не целыми, а дробными размерностями. Они являются фрактальнымиобъектами. Открытие фрактальных объектов позволило по-новому взглянуть на удивительный мир форм, существующих в природе. Большинство из них не являются правильными геометрическими объектами, но могут быть охарактеризованы дробными размерностями.

Семантическая теория К. Харди использует идею аттрактора при описании функционирования семантических констелляций: последние организуют сходный предшествующий опыт. Значительные расхождения в контексте и параметрах этого опыта могут вызвать модификацию аттрактора и привести к бифуркации. Взаимодействие конвергентных^ и дивергентных^ сил такого рода обеспечивает гибкость соответствующих процессов, их способность к развитию. Например, при создании новых значений семантическая констелляция может разбиться на две суб-констелляции, содержащих конфликтные, антагонистические установки (или типы поведения) по отношению к одному и тому же опыту. Такое поведение констелляций обеспечивает психику способностью к выбору и адаптации.

Мы можем, наверное, отнести сюда и социальное поведение людей, где огромную роль играют установки (attitudes), характеризующие общий стиль мышления. Р. Айзер предлагает свой взгляд на исследование социальных установок как многомерных и сложных образований, постоянно подвергающихся изменениям во времени. Он считает естественным описывать их как нелинейные пространства, поверхность которых представляет собой фрактальные очертания. По его мнению, фрактальные формы и поверхности очень часто являются прекрасным «решением» частных проблем, таких, например, как уловить максимальное количество солнечного света и дождя, если речь идет о травинке в поле, или как максимально увеличить обрабатывающую способность коры головного мозга, которая содержится в черепной коробке.

Нетрудно представить, что при таком подходе границы семантических констелляций причудливо изрезаны, фрактальны, создавая тем самым «живой» пейзаж ментальной структуры человека. В эту картину можно удачно вписать единицы ментального лексикона, его ядра, как сущностей, очертания которых также фрактальны, одновременно являясь границей между стабильным и нестабильным состоянием.

Таким образом, в глобальном смысле основные элементы теории хаоса открывают возможности поиска если не универсального, то, по крайней мере, объединяющего принципа устройства мироздания на всех уровнях.

Не только результаты, а и условия, причины и движущие силы самоорганизации имеют альтернативы. Так, в рассмотрении И.Р. Пригожина применительно к диссипативным структурам речь идет о когерентной самоорганизации, альтернативой для которой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработанная и предложенная А.П. Руденко.

Термодинамика неравновесных процессов вместе с теорией диссипативных структур, развиваемые биофизиком И. Пригожиным, Ю. Климонтовичем и другими применяется теперь не только в физике, но и экологии. Есть даже успешные попытки их использования в социологии, языкознании, психологии, педагогике.