Синергетика как предмет историко-философского осмысления

В данной статье рассматриваются предпосылки возникновения синергетики как нового междисциплинарного направления и перспективы ее дальнейшего развития. Изучаются детерминированный хаос, динамическая система, поведение системы, бифуркация, аттрактор, фракталы, как основополагающие понятия синергетики. Особое внимание уделено ученым, работавшим над синергетической концепцией в ХХ веке, а также историко-философскому осмыслению синергетики.

Синергетика (термин происходит от двух греческих слов συν- приставка со значением совместности и ἔργον – деятельность) возникла как междисциплинарное течение, на базе физики, кибернетики и других смежных наук. Зарождение синергетики связано с необходимостью заимствования организации созданных природой систем, для которых, как известно, характерна устойчивость и способность к самообновлению.

Несколько десятилетий назад все вопросы, занимающие сейчас теоретиков синергетики, относили к компетенции философии. Это вопросы о целом и частях, о сложности биологических систем, о предсказании их поведения. С появлением синергетики кардинально изменилось философское осмысление мира, так как мировоззренческая парадигма синергетики противостоит ранее существующим классическим философским моделям мира.

Классическая стратегия, заданная декартовским cogito, подразумевает, что факт существования мира сопряжен с мыслительным актом существования субъекта. Синергетика предполагает, что субъект входит в познаваемую им систему как составляющая этой системы. В первую очередь, потому что объекты синергетики - диссипативные структуры, это открытые системы, взаимодействующие в глобально-эволюционном ключе [1].

Т. Григорьева сравнивает образ мира, возникающий в синергетической парадигме с восточным мировоззрением, расценивая появление синергетики как смену вектора движения научной мысли: «Вместо наблюдения над внешним объектом, предметом, сосредоточенность на внутренней форме, на тонком мире, на том сущностном, что невидимо присутствует, что греки называли «эйдосом», а китайцы – «ли» [2].

Впервые синергетические концепции нашли свое применение в метеорологии. Знаменитый математик Э. Лоренц, изучая хаотичные системы, пришел к выводу, что наш мир также является хаотичной системой, где воздействие на малый объект в одной точке Земли может оказать мощное влияние на последующее развитие и поведение системы-мира. Так как хаотичные системы могут изменяться даже под воздействием малых флуктуаций, взмах крыла бабочки в одной точке земного шара способен вызвать природные катаклизмы в другой. Еще А. Пуанкарэ писал: «Небольшие различия в начальных условиях рождают огромные различия в конечном явлении… Предсказание становится невозможным». Так Э. Лоренцом был открыт «эффект бабочки» как одно из основных понятий в теории детерминированного хаоса.

Представления ученых о теории детерминированного хаоса не было сформировано до 1960-х годов, хотя своеобразной ее предтечей стал закон всемирного тяготения И. Ньютона. Истоки теории хаоса и динамических систем мы находим в работах математика А. Пуанкарэ о небесной механике. Наша Солнечная система также относится к детерминированно-хаотичным системам. Движение планет по орбите хаотично, но при этом вполне предсказуемо, случаи изменения планетами оси вращения крайне редки. Позже поведение динамических систем изучалось американским ученым С. Смейлом, который попытался построить наиболее подробную классификацию их поведения. Итогом умозаключений ученого стала знаменитая «подкова Смейла», созданная автором как пример динамической системы с хаотичным движением.

До 70-х годов ХХ века в науке господствовала классическая термодинамика, то есть изучались закрытые системы, не имеющие взаимодействия с внешней средой. Синергетика возникла как ответ на вопрос о том, как в открытых, самоорганизующихся системах, далеких от равновесия, возникает сложный переход от хаоса к порядку. В центре внимания синергетики – открытые неравновесные системы, состояние которых меняется, иногда вызывая неопределенность. Самоорганизация является одним из важнейших признаков синергетических систем. Герман Хакен называет систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру [3].

Любая динамичная система обладает поведением и состоянием. Поведение системы – ее ответ на попытки внешних воздействий или контроля системы. Состояния системы меняются, на протяжении своей «жизни» система может переходить из одного состояния в другое. Если это происходит без прохождения каких-либо промежуточных состояний, система называется дискретной, если же система обязательно проходит через промежуточное состояние, это обуславливает ее динамичность. Таким образом, существуют поведение системы, поведение системы и законы перехода систем в то или иное состояние. Теория хаоса гласит, что одни флуктуации порождают устойчивое поведение системы, другие – хаотичное.

Согласно И. Пригожину, порой отдельная флуктуация или комбинация флуктуаций может стать настолько сильной, что существовавшая прежде организация не выдержит и разрушится. В этот переломный момент принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности или организации [4].

В настоящее время активно разрабатываются методы контроля над хаосом, его подавления. Особенно важна хаотическая динамика в медицине, где она используется для стабилизации работы сердечных мышц. В.И. Лоскутов в своей статье «Проблемы нелинейной динамики» выделяет два способа стабилизации хаотического поведения в системе: 1) без обратной связи; 2) с вовлечением обратной связи. Первый способ называется подавлением хаоса, второй – контролированием хаоса.

Отметим, что хаос не всегда приводит систему к гибели. В. Д. Поремский писал «Синергетика ... установила, что увядание живых систем, выражающееся в ослаблении организующих их функций, достигнув критической точки (развилки), не обязательно обрекает систему на уход в небытие. Система может скачкообразно трансформироваться, обрести новую жизнь на базе новой структуры» [5].

Существует множество примеров, когда хаос служит своеобразным толчком, дающим системе новую жизнь и выводящим ее на новую ступень развития. Многие ученые считают, что наша Вселенная возникла в результате одной-единственной флуктуации, породившей жизнь на Земле.

В неравновесных динамических системах имеется две фазы: фаза устойчивого развития и фаза скачка. Между этими фазами есть граница, когда неустойчивость системы достигает нуля, и тогда становятся возможными несколько вариантов развития. Этот переломный момент перехода системы на новый уровень называют точкой бифуркации. Поведение системы в пост-бифуркационный период непредсказуемо, можно лишь прогнозировать возможные сценарии.

Важно отметить, что выбор того или иного варианта может определяться случайным единичным фактором. Эти самые факторы нельзя концептуализировать языком теории. В мире господствуют случайности и порой важно лишь единичное, чтобы изменить систему и ее поведение. Одна из задач синергетики – найти и описать это единичное, использовать это при построении моделей. Этим единичным, задающим варианты развития системы, может стать аттрактор.

Аттрактор – то, что толкает систему в том или ином направлении. Противоположностью аттрактора (англ. attract – притягивать) как притягивающего фактора является репелер (repel – отталкивать). Наиболее известными аттракторами являются аттрактор Лоренца, аттрактор Плыкина, соленоид Смейла-Вильямса и другие. Понятие «странного аттрактора» впервые появилось в работе Д. Рюэля и Ф. Такенса «О природе турбулентности» в 1971 году. Это нерегулярный аттрактор, обладающий хаотичной динамикой. Странные аттракторы обладают фрактальной структурой [6].

Хаотичность – второй важный признак неравновесной системы. Чтобы система была подвержена хаосу, она должна быть нелинейной. Нелинейность называют еще одним необходимым свойством рассматриваемых синергетикой систем. Такие системы зависимы от начальных условий, и малейшее изменение системы может повлиять на дальнейшее ее развитие. В описании простых хаотичных систем – в отличие от сложных - не используются дифференциальные уравнения. Простым примером системы с хаотичным поведением может послужить модель тора в математике, известная под названием «кот Арнольда».

Хаотичность систем находит выражение в теории фракталов. Фрактал – бесконечная самоподобная геометрическая фигура, состоящая из отдельных множеств, каждое из которых подобно целому. Понятие фрактала было введено Бенуа Мандельбротом, автором книги «Фрактальная геометрия природы», вышедшей в 1977 году. В природе фрактальным строением обладает снежинка, лист папоротника, система кровообращения у человека. Фрактальные системы находят отображение и в литературе, например, в книге К. Приста «Подтверждение» писатель сочиняет роман о своем двойнике из параллельного мира, который в свою очередь пишет книгу о своем двойнике из параллельной Вселенной и т.д.

В последнее время важным вопросом стал перенос идей синергетики из естественных в гуманитарные науки. Это существенно углубляет понимание синергетики и дает почву для многочисленных исследований. В связи с этим переносом сформировалась лингвосинергетика как молодое и перспективное течение в науке. Задача лингвосинергетики состоит в применении синергетических законов к анализу речевого дискурса.

Библиографический список

1. http://tainimirozdania.ucoz.ru/publ/11-1-0-137

2. Там же.

3. Хакен Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам: пер. с англ. – М.: Мир, 1991 – 240 с.

4. И. Пригожин, И. Стенгерс. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой: пер. с англ. – М.: Эдиториал УРСС, 2000. – 312 с.

5. Шевлоков В. А. Синергетика: уровни и способы описания сложных эволюционирующих систем (философско-методологический анализ). – Нальчик: «Книга», 1999. – 172 с.

6. А. Ю. Лоскутов. Проблемы нелинейной динамики. Вестник МГУ, сер. физ. – астр., 2001, № 3, с. 3 – 21.