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.