В этом семестре нам ввели интереснейший предмет – философия синергетики.

Синергия (с греч. – совместное действие) – наука, изучающая процессы самоорганизации и дезорганизации(хаотизации) в нелинейных, неравновесных, открытых(диссипативных) системах и средах самой различной природы. Как наука возникла в 60-70-е годы XX века на стыке физики, биологии и химии. В настоящее время считается общенаучной и общегуманитарной дисциплиной, составляющей основу постклассической научной парадигмы. Системой называется совокупность элементов, объединенных некими связями, при условии, что число элементов конечно.

Общая характеристика философии синергетики.

Синергия (с греч. – совместное действие) – наука, изучающая процессы самоорганизации и дезорганизации (хаотизации) в нелинейных, неравновесных, открытых (диссипативных (потеря)) системах и средах самой различной природы. Как наука возникла в 60-70-е годы XX века на стыке физики, биологии и химии. В настоящее время считается общенаучной и общегуманитарной дисциплиной, составляющей основу постклассической научной парадигмы. Системой называется совокупность элементов, объединенных некими связями, при условии, что число элементов конечно.

Если число элементов бесконечно, то среда:

- открытая (диссипативная) - система, обменивающаяся с внешним окружением энергией, веществом или информацией. Большинство живых (естественных) систем являются открытыми.

- консервативная (закрытая) - система, с которой обмена не происходит. Это специально созданные технические системы.

- равновесная (мертвая) - система, в которой характеристики отдельных элементов мало отличаются от средних значений. В противном случае система называется неравновесной.

Например, село – равновесная система, а город – неравновесная.

- линейная - система (среда), которая с математической точки зрения описывается уравнением, в котором независимая переменная присутствует либо в первой, либо в нулевой степени и графически (геометрически) описывается прямой линией. В линейной системе выполняется принцип суперпозиции: результат внешних воздействий складывается. В линейной системе существует только одна собственная частота колебаний и один линейный резонанс. Резонанс-это бесконечное увеличение амплитуды колебаний при совпадении частоты собственных колебаний с частотой внешнего воздействия.

- нелинейная система описывается любой другой линией, кроме прямой. В нелинейной системе принцип суперпозиции не выполняется. В нелинейной системе две или более частоты колебаний и два или более резонансов. Нелинейная система оказывается более гибкой, живой, лучше адаптированной к непрямому внешнему воздействию.

Практически все физические системы являются нелинейными, линейные только специально созданные системы (технические).

Самоорганизация – это процесс возникновения упорядоченных структур из исходного хаотического состояния, обусловленный собственным сложным законом развития системы. Этот процесс категорически запрещен классикой (вторым началом термодинамики).

Энтропия(S)-универсальная физическая характеристика, которая является мерой необратимого рассеивания энергии, мерой беспорядка, мерой информации одновременно.
Второе начало термодинамики утверждает, что энтропия в системе может только возрастать, а это значит, что система всегда стремится в состоянии равновесия занять самое беспорядочное из возможных положений.
В 60-е годы XX века знаменитый биохимик И.Пригожин обнаружил образование упорядоченных структур в процессах искусственного морфогенеза кольчатых червей. Пригожин основал науку «неравновесная термодинамика».

Физик Г.Хакен обнаружил подобный процесс в электронных системах, сделал предположение, что механизмы самоорганизации одинаковы для системы различного рода (природы).

Детерминированный хаос.

Стадии:
1) рождение;
2) беспорядок, неопределенность;
3) свобода.

Гносеологический хаос начинает исследоваться в теории вероятности и статистической математике. В начале XX века обнаружен онтологический хаос, который принципиально неустраним.

В 60-е годы XX столетия было обнаружено, что в макросистемах, которые описываются уравнениями классической динамики Ньютона, в широкой области параметров наблюдается непредсказуемый, нерегулярный, неупорядоченный режим развития. Который был назван детерминированным хаосом.
В 1963 году Э. Лоренц из Массачусетского технологического института открыл конкретную систему низкой размерности со сложным поведением. Движимый желанием понять, в чём трудность с прогнозами погоды, он рассмотрел уравнения движения жидкости (они описывают и атмосферные течения) и путём упрощений получил систему ровно с тремя степенями свободы.
Тем не менее, эта система вела себя случайным образом и не поддавалась адекватному описанию с помощью какого-нибудь из известных аттракторов. Обнаруженный Лоренцем аттрактор, называемый теперь его именем, стал первым примером хаотического, или странного, аттрактора.
Промоделировав свою простую систему на компьютере, Лоренц выявил основной механизм, который вызывал случайное поведение: микроскопические возмущения накапливаются и влияют на макроскопическое поведение. Две траектории с близкими начальными условиями экспоненциально расходятся в процессе эволюции, так что они проходят рядом лишь совсем недолго. В случае нехаотических аттракторов качественная картина совершенно другая. Для них близкие траектории так и остаются близкими, небольшие ошибки остаются ограниченными, и поведение предсказуемо.
Детерминированные хаотические процессы не описываются никакими известными науке функциями, в них нет периодичности, и они сильно отличаются от других известных видов хаоса.

Особенности детерминированного хаоса:
1) возникает из упорядоченных движений;
2) наблюдается в простых системах, а не в ансамблях;
3) при других параметрах может упорядочиваться.

Наука закрывала глаза на то, что не могла объяснить. В настоящее время известно, что детерминированный хаос наблюдается в огромном числе систем самой разной природы и пространственных и временных масштабов, от огромных космических объектов до микромира, от динамо Рикитейка (система смены магнитных полюсов Земли) до электронных систем.

В отличие от классических представлений, хаос является показателем здоровья, жизнеспособности и высоких кпд (коэффициент полезной деятельности) системы.

Описание хаотических движений.
При описании возможных состояний (движений) в синергетике вводится понятие аттрактор – устойчивый тип состояния, который обусловлен собственным сложным законом развития нелинейной системы развития. В нелинейной системе их множество (реализующиеся и нереализующиеся).

Классика полагала, что существуют три простых вида состояний (аттракторы).
1) система не развивается НТ (неподвижная точка);
2) движение периодическое ПЦ (предельный цикл);
3) совместное движение нескольких различных частот ТОР.
Открытие детерминированного хаоса доказало, что существуют и другие типы состояний, хаотические, а соответствующие им типы состояний называются странные аттракторы – сложное множество, которое не описывается никакой геометрической фигурой.

В одной и той же системе при различных параметрах могут существовать различные простые и странные аттракторы, они сменяют друг друга в результате бифуркации – качественное изменение состояния системы, обусловленное ее собственным сложным законом развития.

Самые значительные бифуркации: рождение (жизненная система) и смерть (система исчезает). Скачок, эволюция, кризис, метаморфоза, катастрофа, революция. Существуют различные типы бифуркаций: мягкие (старение) и жесткие (внезапная смерть).

Синергетические представления о развитии:
1) линейное развитие;
2) циклическое развитие;
3) спиральное развитие.

В синергетике существуют представления о поливариантности развития, которое обусловлено существованием множества аттракторов и множества бифуркаций, переводящих систему из одного аттрактора в другие сложные прямолинейные зависимости (линия развития  сложная прямолинейная зависимость).

Наша задача: найти свои аттракторы и питать их, чтоб самореализоваться.

Примеры:

Детерминированный хаос: человеческая жизнь, фейерверк, падающий лист, память, кипение.
Неподвижная точка: мертвый кот, остров в океане, памятник, зависший компьютер.
Тор: игра на гитаре и пение не в такт, сердечная и дыхательная деятельность, игра на барабанной установке.
Предельный цикл: движение поезда, часы, день сурка, размер стиха.
Странный аттрактор: смена деятельности, движение мяча в футболе, человеческие отношения, погода, мировая история.
Бифуркация: свадьба, уход из родительского дома, для создания своей семьи; беременность.


Фракталы.

Синергетика изменила представление не только о развитии, но и представление о пространственных формах. Согласно классическим представлениям размерность физического пространства равна трем (длина, ширина, высота). Размерность плоскости и любого плоского объекта равна двум. Размерность любого линейного объекта равна одному.
Однако, в конце XX века стало ясно, что огромное число природных и искусственных объектов имеют дробную размерность. Этот факт потребовал привлечения революционных математических идей, в том числе идей фрактальности.

Фрактальность – это предельная сложность формы, связанная с нецелостностью, несвязностью объекта, существованием в нем множества сингулярностей (особенностей).
Начиная с конца XIX века, в математике появляются примеры самоподобных объектов с патологическими с точки зрения классического анализа свойствами. К ним можно отнести следующие:
• множество Кантора — нигде не плотное несчётное совершенное множество. Модифицировав процедуру, можно также получить нигде не плотное множество положительной длины.
• треугольник Серпинского и ковёр Серпинского — аналоги множества Кантора на плоскости.
• губка Менгера — аналог множества Кантора в трёхмерном пространстве;
• примеры Вейерштрасса и Ван дер Вардена нигде не дифференцируемой непрерывной функции.
• кривая Коха (снежинка Коха) — несамопересекающаяся непрерывная кривая бесконечной длины, не имеющая касательной ни в одной точке;
• кривая Пеано — непрерывная кривая, проходящая через все точки квадрата.
• траектория броуновской частицы также с вероятностью 1 нигде не дифференцируема. Её хаусдорфова размерность равна двум.

Объекты с дробной размерностью и самоподобием получили название фракталы.
В настоящее время известно, что фракталами являются многие искусственные объекты: дороги, сети, все вязанное, пористое.
Естественные объекты – фракталы: граница, кристаллы, береговые линии, кораллы, молнии, снежинки, звездные кластеры, рисунки на окнах зимой, миграции, паутина, нервная и кровеносная системы, музыка (более фрактальная – классическая и рок-музыка), литературные произведения (рассказ в рассказе; Данте Алигьери «Божественная комедия» - 7 кругов ада).
Фрактальность является мерой хаотичности развития системы.
Примеры:
Искусственные фракталы: сетка, решетка, забор, черепица на крыше, ковер; естественные фракталы: кораллы, перекати поле, поляна цветов, ель, одуванчик, иглы ежа.

Философский аспект синергетики.

1) синергетика = онтология, сформулированная на особом языке, поскольку изучает процессы возникновения, становления, развития, превращения и смерти объектов живой природы, т.е. решает классические онтологические проблемы.
2) Все универсальные синергетические категории имеют онтологический эквивалент, именно это позволяет оценивать онтологию Гуссерля, которая тождественна синергетике. Синергетика – это идентическая онтология, наука о движении.
3) Синергетика меняет мировоззрение, отрицает классический детерминизм. Детерминированный: непредсказуемость, хаотические состояния, поливариантность, бифуркация.
4) Синергетика предает новые смыслы большинству классических категорий, как правило, снимая существующие дихотомии.
5) Синергетика меняет даже неклассические представления о пространстве, при этом вводятся представления о пространстве с нецелыми и динамически меняющимися размерностями, которые называются топасами.

Пример из истории мира, описанный терминами синергетики:
Импрессионизм – событие революционной значимости в системе официальной культуры.
Бифуркация – качественно новое направление в живописи в противовес принципам академического искусства. Странный аттрактор – новое движение. Странный аттрактор – сложное множество мазков на картинах (например, картина Моне «Впечатление, заход солнца» 1872 года, Сезанн – «Берега Марне» 1888 года). Тор – одной рукой держать палитру, другой - кисть при рисовании. Детерминированный хаос – процесс творчества.


Если у кого-то есть интересная информация об этом предмете, будьте добры, поделитесь, буду премного благодарна. :) а так же можно поговорить о синергетике в комментариях))
запись создана: 30.11.2009 в 13:44

@темы: наука, философия синергетики