Синергетика — это не просто очередная научная дисциплина, а фундаментальный сдвиг в нашем понимании мира. Она представляет собой междисциплинарную науку о самоорганизации, чьи законы универсальны и применимы к огромному спектру систем: от физических и химических до биологических и социальных. Сам термин, происходящий от греческого «synergos» (совместная работа), указывает на ее суть — изучение того, как согласованное взаимодействие множества элементов системы порождает новое качество. Основной тезис, который раскрывает синергетика, заключается в том, что она предложила естественно-научное объяснение эволюции и творчества в природе, наглядно продемонстрировав, как из хаоса может рождаться сложный и устойчивый порядок.
Как из хаоса рождается порядок, или фундаментальный принцип самоорганизации
Процесс самоорганизации, лежащий в основе синергетики, не является магией или чудом. Это закономерный результат, возникающий при соблюдении нескольких строгих условий. Понимание этого механизма позволяет увидеть единую логику в усложнении как неживой, так и живой материи.
Во-первых, система должна быть открытой. Это означает, что она обязана непрерывно обмениваться веществом и, что важнее всего, энергией с окружающей средой. Закрытая, изолированная система, согласно законам термодинамики, неумолимо стремится к равновесию и деградации. Самоорганизация же требует постоянного притока энергии извне, который питает процессы усложнения. В этом смысле эволюция, как и жизнь, требует своего рода метаболизма.
Во-вторых, система должна находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия. Равновесие — это состояние покоя, статики, «тепловой смерти». Развитие, напротив, требует динамики и напряженности. Именно в неравновесных условиях система становится чувствительной к внешним воздействиям и внутренним изменениям, что открывает возможность для эволюции.
Движущей силой этого процесса выступают флуктуации — случайные отклонения параметров системы от их среднего значения. Флуктуации можно рассматривать как «творческий» элемент хаоса. В устойчивом состоянии система их подавляет, но вдали от равновесия одна из случайных флуктуаций может оказаться настолько сильной, что выведет систему из равновесия и подтолкнет ее к поиску нового, более сложного и более устойчивого состояния.
В результате синтеза этих условий реализуется ключевая идея синергетики: «порядок возникает из хаоса». Возникновение новой, более сложной структуры — это не случайность, а закономерный итог взаимодействия открытой неравновесной системы со своей средой. Хаос флуктуаций становится тем строительным материалом, из которого система создает новую, более высокую степень упорядоченности.
Ключевые понятия, формирующие язык синергетики
Для описания сложных процессов самоорганизации синергетика выработала собственный понятийный аппарат. Три ключевых термина — нелинейность, бифуркация и аттрактор — образуют логическую цепь, которая позволяет понять динамику развития сложных систем.
- Нелинейность. Это фундаментальное свойство системы, при котором отклик не пропорционален воздействию. В нелинейных системах малые, едва заметные причины могут вызывать огромные, непропорциональные и зачастую непредсказуемые следствия. Именно нелинейность открывает возможность для качественных скачков и альтернативных путей развития, в то время как линейные системы предсказуемы и движутся по единственно возможной траектории.
- Точка бифуркации. Это критический «перекресток» в развитии системы, момент максимальной неустойчивости. В этой точке старое состояние уже невозможно, а новое еще не выбрано. Именно в точке бифуркации малейшая флуктуация может определить, по какому из нескольких возможных путей пойдет дальнейшая эволюция системы. Таким образом, бифуркация — это не просто кризис, а источник инноваций и новизны в природе, момент выбора будущего.
- Аттрактор. После прохождения точки бифуркации система не остается в хаосе, а стремится к новому устойчивому состоянию или режиму функционирования. Это состояние и называется аттрактором. Аттрактор можно представить как «цель» движения системы, новый обретенный порядок, который будет сохраняться до тех пор, пока система вновь не окажется в критических условиях и не подойдет к следующей точке бифуркации.
Кто стоял у истоков новой науки о сложности
Хотя синергетика как самостоятельная дисциплина оформилась в 1970-х годах, идеи о всеобщих законах организации высказывались и ранее. Среди ее непосредственных предшественников можно выделить тектологию (всеобщую организационную науку) Александра Богданова и общую теорию систем Людвига фон Берталанфи.
Основателем синергетики и автором самого термина считается немецкий физик Герман Хакен. Придя к идеям самоорганизации через изучение физики лазеров, он обнаружил, что процесс возникновения когерентного излучения в лазере (когда множество атомов начинают испускать свет согласованно) подчиняется тем же законам, что и образование структур в жидкостях, химических реакциях и даже в биологических популяциях. Это позволило ему сформулировать универсальные принципы, лежащие в основе этих явлений.
Практически параллельно с Хакеном, но в другой области — неравновесной термодинамике — к схожим выводам пришел бельгийский физик и химик российского происхождения Илья Пригожин. Он разработал теорию диссипативных структур — упорядоченных состояний, возникающих в открытых системах вдали от равновесия. Тот факт, что два выдающихся ученых, работая в разных сферах (Хакен — в квантовой механике и нелинейной оптике, Пригожин — в термодинамике), независимо друг от друга описали одни и те же универсальные закономерности, стал мощным подтверждением фундаментальности нового научного направления.
Как синергетика изменила облик современной физики
Синергетика — это не абстрактная философия, а рабочая концепция, которая оказала глубокое влияние на самую фундаментальную из естественных наук — физику. Она не отменила предыдущие теории, но связала их воедино и предложила новый взгляд на природу материи и эволюции.
Главное достижение синергетики в том, что она привнесла эволюционный подход в физику. До нее эволюция считалась прерогативой биологии. Синергетика же объяснила универсальный механизм самодвижения и усложнения в неживой природе — от формирования кристаллов и погодных явлений до образования звезд и галактик. Она показала, что творение нового — это фундаментальный закон природы.
Синергетика по-новому раскрыла выводы теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии. Если Эйнштейн показал, что вещество — это, по сути, «застывшая» энергия, то синергетика объяснила, как именно происходит это «застывание». Создание любой новой структуры — это процесс, в котором притекающая извне энергия как бы кристаллизуется, превращаясь из кинетической в потенциальную, формируя устойчивые материальные объекты.
Синергетика узаконила роль случайности на макроуровне, чего физика раньше не делала. Подтвердив выводы квантовой механики о вероятностной природе мира на микроуровне, она показала, что и в макромире будущее не предопределено. В точках бифуркации именно случайность решает, какой из возможных сценариев развития будет реализован.
От науки о бытии к науке о становлении
Подводя итог, можно утверждать, что синергетика знаменует собой переход от классической научной парадигмы к новой. Если классическая наука, от Ньютона до Эйнштейна, отвечала в первую очередь на вопрос «Как устроен мир?», то есть описывала его как данность, то синергетика дала ответ на гораздо более глубокий вопрос: «Как мир возникает и развивается?». Она сместила фокус с изучения бытия на изучение становления.
Синергетика предлагает концепцию мира, находящегося в состоянии постоянного творения, где нет конечного плана или предначертанной цели. Есть лишь открытый путь эволюции через череду случайностей и закономерных выборов в точках бифуркации. Это понимание развития как процесса рождения качественно нового, того, что еще не существовало в природе и что невозможно было предсказать, является одним из важнейших мировоззренческих итогов науки XX века.
Список использованной литературы
- Алексеев П.В., Панин А.В. Философия. М.: 2006.
- Басаков М.И. Концепции современного естествознания.; под. ред. проф. СИ. Самыгина. 3-е изд. — Ростов-н/Д: Феникс, 2007.
- Концепции современного естествознания. под ред. проф. С.И. Самыгина. Серия «Высшее образование». 6-е изд., перераб. и доп. Ростов н/Д: «Феникс», 2005.
- Концепция современного естествознания. Учебник для вузов / В.Н. Лавриненко, В.П. Ратников, Г.В. Баранов и др; под ред. проф. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. — М.: ЮНИТИ — Дана, 2003.
- Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М.: 1996.
- Мотылева Л. С., Скоробогатов В. А., Судариков А. М. Концепции coвременного естествознания. СПб.: Союз, 2006.
- Найдыш В. М. Концепции современного естествознания. М.: Гардарики, 2008.
- Потеев М. И. Концепции современного естествознания. СПб.: Питер, 2007.
- Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. М.: Юнити, 2007.
- Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания. М.: Владос, 2008.
- Суханов А.Д., Голубева О. Н. Концепции современного естествознания. М.: Агар, 2006.
- Трофимов Г.А., Счастливцев Д. Ф. Концепции современного естествознания: Словарь терминов и определений. СПб.: СПбУЭФ, 2007.
- Хакен Г. Информация и самоорганизация. М.: 2006.
- Ханин С. Д. Концепции современного естествознания. СПб., 2006.
- Хрестоматия по курсу «Концепции современного естествознания» / Сост. В. Ф. Юлов. Киров: КФ МГЭИ, 1997. 160. Юлов В. Ф. Концепции современного естествознания. Киров: ВГПУ, 2007.