Самоорганизация и саморазвитие
Самоорганизация и саморазвитие
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
Самоорганизация и саморазвитие 6
Литература 12
Введение
Появление теории самоорганизации в современном естествознании
инициировано, видимо, подготовкой глобального эволюционного синтеза всех
естественнонаучных дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало
такое обстоятельство, как разительная асимметрия процессов деградации и
развития в живой и неживой природе. В классической науке XIX в.
господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к
разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию (в
энергетическом смысле это и означало неупорядоченность или хаос). Такой
взгляд на вещи сформировался под воздействием равновесной термодинамики.
Эта наука занимается изучением процессов взаимопревращения различных
видов энергии. Ею установлено, что взаимное превращение тепла и работы
неравнозначно. Работа может полностью превратиться в тепло трением или
другими способами, а вот тепло полностью превратить в работу принципиально
невозможно. Это означает, что во взаимопереходах одних видов энергии в
другие существует выделенная самой природой направленность. Знаменитое
второе начало (закон) термодинамики в формулировке немецкого физика Р.
Клаузиуса звучит так: "Теплота не переходит самопроизвольно от холодного
тела к более горячему".
Закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики),
в принципе, не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергии
сохранялось в прежнем объеме. Но в реальности это никогда не происходит.
Данную односторонность, однонаправленность перераспределения энергии в
замкнутых системах и подчеркивает второе начало термодинамики.
Для отражения этого процесса в термодинамику было введено новое
понятие — "энтропия". Под энтропией стали понижать меру беспорядка системы.
Более точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид:
при самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию,
энтропия всегда возрастает.
Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая
из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией)
система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью
движения частиц. Это и есть наиболее простое состояние системы, или
термодинамическое равновесие, при котором движение частиц хаотично.
Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что
эквивалентно хаосу.
Общий вывод достаточно печален: необратимая направленность процессов
преобразования энергии в изолированных системах рано или поздно приведет к
превращению всех ее видов в тепловую энергию, которая рассеется, т.е. в
среднем равномерно распределится между всеми элементами системы, что и
будет означать термодинамическое равновесие или хаос. Если Вселенная
замкнута, то ее ждет именно такая незавидная участь. Из хаоса, как
утверждали древние греки, она родилась, в хаос же, по предположению
классической термодинамики, и возвратится.
Возникает, правда, любопытный вопрос: если Вселенная эволюционирует
только к хаосу, то как она могла возникнуть и сорганизоваться до нынешнего
упорядоченного состояния. Но этим вопросом классическая термодинамика не
задавалась, ибо формировалась в эпоху, когда нестационарный характер
Вселенной не обсуждался. В это время единственным немым укором
термодинамике служила дарвиновская теория эволюции. Ведь предполагаемый ею
процесс развития растительного и животного мира характеризовался его
непрерывным усложнением, нарастанием высоты организации и порядка. Живая
природа почему-то стремилась прочь от термодинамического равновесия и
хаоса. Налицо была явная нестыковка законов развития неживой и живой
природы.
После замены модели стационарной Вселенной на развивающуюся в которой
ясно просматривалось нарастающее усложнение организации материальных
объектов — от элементарных и субэлементарных частиц в первые мгновения
после Большого взрыва до звездных и галактических систем, — несоответствие
законов стало еще более явным. Ведь если принцип возрастания энтропии столь
универсален, как же могли возникнуть такие сложные структуры? Случайным
"возмущением" в целом равновесной Вселенной их не объяснить. Стало ясно,
что для сохранения непротиворечивости общей картины мира необходимо
постулировать наличие у материи в целом не только разрушительной, но и
созидательной тенденции. Материя способна осуществлять работу и против
термодинамического равновесия, самоорганизовываться и самоусложняться.
Самоорганизация и саморазвитие
Постулат о способности материи к саморазвитию в философию был введен
достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных
науках (физике, химии) начали осознавать только сейчас. На этой волне и
возникла теория самоорганизации. Ее разработка началась несколько
десятилетий назад. В настоящее время она развивается по нескольким
направлениям: синергетика (Г. Хакен), неравновесная термодинамика (И.Р.
Пригожий) и др. Общий смысл комплекса синергетических (термин Г. Хакена)
идей, которые развивают эти направления, заключается в следующем: процессы
разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны;
процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый
алгоритм, независимо от природы систем, в которых они осуществляются. Таким
образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального
механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация как в живой,
так и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный
переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных
форм организации к более сложным и упорядоченным. Отсюда следует, что
объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те,
которые отвечают как минимум двум условиям. Прежде всего, они должны быть:
. открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой; и
. существенно неравновесными, или находиться в состоянии, далеком от
термодинамического равновесия.
Но именно такими являются большинство известных нам систем.
Изолированные системы классической термодинамики — это определенная
идеализация, в реальности они — исключение, а не правило. Сложнее обстоит
дело со Вселенной в целом. Если считать Вселенную открытой системой, то что
может служить ее внешней средой? Современная физика полагает, что для
вещественной Вселенной такой средой является вакуум.
Итак, синергетика утверждает, что развитие открытых и сильно
неравновесных систем протекает путем нарастающей сложности и
упорядоченности. В цикле развития такой системы наблюдаются две фазы:
1) период плавного эволюционного развития, с хорошо предсказуемыми
линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому
неустойчивому критическому состоянию;
2) выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в
новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.
Важная особенность второй фазы заключается в том, что переход системы
в новое устойчивое состояние неоднозначен. Достигшая критических параметров
(точка бифуркации) система из состояния сильной неустойчивости как бы
"сваливается" в одно из многих возможных, новых для нее устойчивых
состояний. В этой точке эволюционный путь системы, можно сказать,
разветвляется, и какая именно ветвь развития будет выбрана — решает случай!
Но после того как "выбор сделан" и система перешла в качественно новое
устойчивое состояние — назад возврата нет. Этот процесс необратим. А отсюда
следует, что «развитие таких систем имеет принципиально непредсказуемый
характер. Можно просчитать варианты возможных путей эволюции системы, но
какой именно будет выбран — однозначно спрогнозировать нельзя.
Самый популярный и наглядный пример образования структур нарастающей
сложности — хорошо изученное в гидродинамике явление, названное ячейками
Бенара. При подогреве жидкости, находящейся в сосуде круглой или
прямоугольной формы, между нижним и верхним ее слоями возникает некоторая
разность (градиент) температур. Если градиент мал, то перенос тепла
происходит на микроскопическом уровне и никакого макроскопического движения
не происходит. Однако при достижении градиентом некоторого критического
значения в жидкости внезапно (скачком) возникает макроскопическое движение,
образующее четко выраженные структуры в виде цилиндрических ячеек. Сверху
такая макроупорядоченность выглядит как устойчивая ячеистая, структура,
похожая на пчелиные соты.
Это хорошо знакомое всем явление с позиций статистической механики
невероятно. Ведь оно свидетельствует, что в момент образования ячеек Бенара
миллиарды молекул жидкости, как по команде, начинают вести себя
скоординированно, согласованно, хотя до этого пребывали в хаотическом
движении. Создается впечатление, будто каждая молекула "знает", что делают
все остальные, и желает двигаться, в общем строю. (Слово "синергетика",
кстати, как раз и означает "совместное действие"). Классические
статистические законы здесь явно не работают, это явление иного порядка.
Ведь если бы, даже случайно, такая "правильная" и устойчиво "кооперативная"
структура образовалась, что почти невероятно, она тут же бы и распалась. Но
она не распадается. При соответствующих условиях (приток энергии извне), а,
наоборот, устойчиво сохраняется. Значит, возникновение структур нарастающей
сложности — не случайность, а закономерность.
Поиск аналогичных процессов самоорганизации в других классах открытых
неравновёсных систем вроде бы обещает быть успешным: механизм действия
лазера; рост кристаллов; химические часы (реакция Белоусова—Жаботинского);
формирование живого организма; динамика популяций; рыночная экономика,
наконец, в которой хаотичные действия миллионов свободных индивидов
приводят к образованию устойчивых и сложных макроструктур. Все это примеры
самоорганизации систем самой разной природы.
Синергетическая интерпретация такого рода явлений открывает новые
возможности и направления их изучения. В обобщенном виде новизну
синергетического подхода можно выразить следующими позициями.
. Хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен; развитие
осуществляется через неустойчивость (хаотичность).
. Линейный характер эволюции сложных систем, к которому привыкла
классическая наука, не правило, а, скорее, исключение; развитие
большинства таких систем носит нелинейный характер. А это значит, что для
сложных систем всегда существует несколько возможных путей эволюции.
. Развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких
разрешенный возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации.
Следовательно, случайность — не досадное недоразумение; она встроена в
механизм эволюции. А нынешний путь эволюции системы, возможно, не лучше,
чем те, которые были отвергнуты случайным выбором.
Литература
1. Алексеев П.В. Панин А.В. Философия: учебник для вузов. –М: ТЕИС, 1996 .
2. Гусев М.В. От антропоцентризма к биоцентризму//Вестник МГУ, серия 7:
Философия. - 1994.- №6.
3. Концепция самоорганизации: становление нового образа научного мышления.
-М.: Наука, 1994 .
4. Моисеевых. Человек и ноосфера. -М: Прогресс, 1990 .
5. Рузавин Г.И. Концепция современного естествознания. Учебник для вузов. -
М. Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997 .
6. Самоогранизация в науке: опыт философского осмысления, -М: Арго. ИФ РАН,
1994 .
7. Степин В.С. Философская антропология и философские науки. -М.: Высшая
школа, 1992 .
8. Седов Е.Х. Эволюция и информация. -М., 1972. |
