Самоорганизация в живой и неживой природе


	Загрузить архив:
	Файл: ref-25934.zip (18kb [zip], Скачиваний: 60) скачать

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение …………………………………………………………….3

2.Синергетика как наука самоорганизации в живой и неживой природе……………………………………………………………….5

· Синергетика – новая наука современности ……………….. 5

· Синергетика и самоорганизация ……………………………9

· Синергетическая концепция самоорганизации ……………11

3.Заключение ………………………………………………………….13

4.Список литературы …………………………………………………14

ВВЕДЕНИЕ

Наш мир, все, что доступно в нем наблюдению претерпевают непрерывные изменения – мы наблюдаем его непрекращающуюся эволюцию. Все подобные изменения происходят за счет сил внутреннего взаимодействия, во всяком случае, никаких внешних по отношению к нему сил мы не наблюдаем. Согласно принципу Бора, существующим мы имеем право считать лишь то, что наблюдаемо или может быть сделано таковым. Следовательно, подобных сил не существует. Таким образом, все, что происходит вокруг нас, мы можем считать процессом самоорганизации, то есть процессом, идущим засчёт внутреннихстимулов,не требующих вмешательства внешних факторов, непринадлежащих системе.Кчислу таких процессов относится также и становление и действие Разума,ибо он родился в системе в результате её эволюции. Итак, весь процесс эволюции системы – процесс самоорганизации. Мирвсёвремя меняется.Мыне можемутверждать,что процесс самоорганизации направлен на достижение состоянияравновесия (под которым понимается абсолютный хаос), унаснет дляэтогооснований, гораздо больше данныхдля утвержденияобратного-мир непрерывноразвивается, и в этом изменении просматриваетсяопределённая направленность, отличная от стремления к равновесию.

Для описания основпроцессасамоорганизацииудобно(хотяи заведомо недостаточно) использовать терминологию дарвиновской триады: наследственность, изменчивость, отбор,придавэтимпонятиямболее широкий смысл. Изменчивостьвэтомболееширокомсмысле – это вечно присутствующие факторы случайности и неопределённости. Без предположения о непрерывно действующих случайных факторах, постоянная эволюциясистемы,сопровождающаясяпоявлениемновыхкачественных особенностей, по-видимому, невозможна. Что касается термина “наследственность”, тоонозначаетлишь то, что настоящее и будущее любойсистемывмирезависитотего прошлого. Степень зависимости той или иной системы от прошлогоможет бытьлюбой.Этустепеньзависимостиусловимсяназыватьпамятью системы. Вовполнедетерминированныхсистемахпрошлоеоднозначно определяет будущее ( возможно и обратное – понастоящемуопределить прошлое).Такие системы – системы сбесконечнойпамятью(абсолютной наследственностью).Этоабстракция,ноонахорошо интерпретирует некоторые процессы в неживом мире –например,тодвижениепланет, которое мы наблюдаем ( конечно, лишь на некотором , конечном,правда очень большом, интервале времени. “Память системы” в реальных системах в том смысле,какмыеё определили, чаще всего оказывается ограниченной: и бесконечная память и её отсутствие - лишь абстракции, которые удобны дляинтерпретации. Примером системы, лишённойпамяти,являетсяразвитоетурбулентное движение.

Понятие “принципов отбора” является самым трудным среди понятий дарвиновской триады. Процессысамоорганизацииследуютопределённым правилам, законам. Это утверждение -некоеэмпирическоеобобщение, вопрос о происхождении этих правиллежитвнерационализма,каки вопрос о рождении Вселенной.

Вследствие этого необходимо более подробно коснуться понятия самоорганизации в живой и неживой природе, или точнее, нового научного направления, изучающего именно эти процессы на Земле и во Вселенной – синергетики.

СИНЕРГЕТИКА КАК НАУКА САМООРГАНИЗАЦИИ

В ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Синергетика - новая наука современности

Понятие «самоорганизация» означает упорядоченность существования материальных динамических, т.е. качественно изменяющихся систем. В отличие от понятия «организация» оно отражает особенности существования динамических систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие уровни сложностии системной упорядоченности или материальной организации.

Существуют два подхода к проблеме самоорганизации систем, которые все чаще обсуждаются в естественно-научной и философской литературе. Это так называемые субстратный и функциональный подходы. К первому из них относят теориюпроисхождения жизни с вполне определенными особенностямивещественной основы биологических систем, т.е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза – накопленная информация об отборе химических элементов и структур.[1]

В настоящие дни проблему самоорганизации в живой и неживой природе подробно изучает новая наука - синергетика, появившаяся в 70-е годы прошлого века и претендующая на описание движущихся сил эволюции любых объектов нашего мира.

Появление синергетики в современном естествознании инициировано, скорее всего, подготовкой глобального эволюционного синтеза всех естественно-научных дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство, как разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживой природе. Дело в том, что в классической науке (ХIXв.) господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию, что в энергетическом смысле и означало неупорядоченность, т.е. хаос. Такой взгляд на вещи сформировался под воздействием образцовой физической дисциплины – равновесной термодинамики.[2]

Стоит отметить. Что постулат о способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных науках (физике, химии) начинает осознаваться только сейчас. На волне этих проблем и возникла синергетика – теория самоорганизации.

Главный мировоззренческий сдвиг, произведенной синергетикой, можно выразить следующим образом:

· процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной по меньшей мере 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, с помощью которого осуществляется самоорганизация в живой, так и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более сложным и упорядоченным формам организации. Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те, которые удовлетворяют по меньшей мере двум условиям:

· они должны быть открытыми, то есть обмениваться веществом или энергией с внешней средой;

· они должны также быть существенно неравновесными, то есть находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

Синергетика сформировала принцип самодвижения в неживой природе, создания более сложных систем из более простых. С синергетикой в физику проник эволюционный подход, и наука приходит к пониманию творения как создания нового. Синергетика ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня. Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет образование веществ. Она пытается ответить на вопрос, как образовались все те макросистемы, в которых мы живем.

С точки зрения синергетики энергия как бы застывает в виде кристаллов, превращаясь как из кинетической в потенциальную. Вещество – это застывшая энергия. Энергия – понятие, характеризующее способность производить работу, и не только механическую, но и работу по созиданию новых структур.

Энтропия – это форма выражения количества связанной энергии, которую имеет вещество. Энергия – творец, энтропия – мера творчества. Она характеризует результат.

В девятнадцатом веке Ч. Дарвином была создана теория эволюции живой природы, которая вывила условия и механизмы возникновения новых видов жизни. Синергетика делает то же самое в отношении неживых уровней организации материи – элементарных частиц и т.д.

Синергетика отвечает на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Везде, где создаются новые структуры, необходим приток энергии и обмен со средой (эволюция, как и жизнь, требует метаболизма). Если в эволюции небесных тел мы видим результат производства, то в синергетике изучается процесс творчества природы. Синергетика подтверждает вывод теории относительности: энергия творит более высокие уровни организации. Перефразируя Архимеда, можно сказать: «дайте мне энергию, и я создам мир».[3]

Современная наукадостаточносильнанакопленнымпотенциалом научного знания и имеет определенную устойчивость,ввидузависимости финансовых и интеллектуальных вложений в нее со стороныобществаот практическойполезностиполучаемыхрезультатов.Тем не менее, смешение научного знания с элементами обывательского доверияидаже мистики может ослаблять в какой–то мере науку как форму общественного сознания. Сказанное имеет для синергетики значение, посколькувнее более, чем вдругиеобластипроисходит''слив''невостребованной обществом познавательной активности. Эта роль своеобразного отстойника имеет, очевидно, своиплюсыиминусы.Необходимолишь отметить,чтосуществующаяситуация должна ясно осознаваться авторитетными учеными, руководителями и спонсорами.

Синергетика и самоорганизация

В определенной части своего смысла синергетика и такиепонятия как самоорганизация, саморазвитие и эволюция имеют общность,которая позволяет указать ихвсевкачестверезультатовсинергетического процесса.Вособенностисамоорганизацияустойчиво ассоциируются сегодняссинергетикой.Однакотакиеассоциацииимеют двоякое значение.С одной стороны, эффект самоорганизации является существенным, но, тем не менее, одним из компонентов, характеризующих синергетику, с другой —именноэтоткомпонентпридаетвыделенный смысл всему понятию синергетики и,какправило,являетсянаиболее существенным и представляющим наибольший интерес. Не только результаты, а иусловия,причиныидвижущиесилы самоорганизацииимеютальтернативы.Так, в рассмотрении И.Р. Пригожинаприменительнокдиссипативнымструктурамречьидето когерентнойсамоорганизации,альтернативойдлякоторой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработаннаяипредложеннаяА.П.Руденко.Главнымдостоинством ''континуальной'' самоорганизации, предложенной А.П. Руденко, является то, что именно такой подход позволяет провестирассмотрении связи самоорганизации исаморазвития.Всоответствиисразвитым взглядами сущностьпрогрессивнойэволюциисостоитвсаморазвитии континуальной самоорганизации индивидуальных объектов.Показывается, чтоспособностьюксаморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором обладают толькоиндивидуальныемикрообъектыс континуальной самоорганизацией и что именно прогрессивнаяхимическая эволюция способна быть основанием для возникновения жизни.

Итак, исходя из этого можно предложить следующее определение: синергетика — (от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий) — научное направление, изучающее процессы образованияи массовых (коллективных) взаимодействий объектов (элементов, подсистем): (1) происходящиевоткрытыхсистемахвнеравновесных условиях;(2)сопровождающиесяинтенсивнымобменомвеществом и энергией подсистем с системой исистемысокружающейсредой;(3) характеризуемые самопроизвольностью (отсутствием жесткой детерминации извне) поведения объектов (подсистем), сочетающейся с их взаимосодействием и (4) имеющие результатом упорядочение, самоорганизацию, уменьшение энтропии, также эволюцию систем. Представляетсяцелесообразнымотклонитсяот стремления к определению именносинергетикииконстатироватьто,чемреально занимаются специалисты в связи сисследованиямипосинергетике.[4]

Синергетическая концепция самоорганизации

1.Объектамиисследования являются открытые системы в неравновесномсостоянии,характеризуемыеинтенсивным (потоковым, множественно–дискретным) обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением. Конкретная система погружена в среду, которая является также ее субстратом.

2. Среда—совокупностьсоставляющихее(среду)объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие исследуемых объектоввсреде характеризуется как близкодействие — контактное взаимодействие. Среда объектов может быть реализована в физической, биологической идругой средеболеенизкогоуровня,характеризуемой как газоподобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие—полевое и опосредствованное (информационное) взаимодействие.)

3. Различаются процессыорганизацииисамоорганизации.Общим признаком для них является возрастание порядка вследствиепротекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям). (Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться,например,образованием однородных стабильных статических структур.)

4.Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие,такжевзаимосодействие(например,кооперация)и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.

5. Направленность процессов самоорганизации обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем)вихиндивидуальноми коллективном проявлении, а также воздействиями состоронысреды,в которую ''погружена'' система.

6.Поведениеэлементов(подсистем)и системы в целом, существенным образом характеризуется спонтанностью —актыповедения не являются строго детерминированными.

7. Процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими процессами, в частности противоположнойнаправленности,имогутв отдельные фазы существования системы как преобладатьнадпоследними (прогресс), так и уступать им (регресс). Приэтомсистемавцелом можетиметьустойчивуютенденциюилипретерпеватьколебания к эволюции либо деградации и распаду. Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшейранееврезультате процесса организации.

Приведенное развернутое определение является если иневполне совершенным, то все–такинеобходимымшагомнапутиконкретизации содержания, которое относится к синергетике,ивыработкикритериев для создания моделирующей самоорганизующейся среды.

О соотношениисинергетикиисамоорганизацииследуетвполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны друг от друга. Они, однако, имеют и различия. Поэтому синергетику как концепциюсамоорганизацииследует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий наобластиих пересечения.[5]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Взаключенииотметимследующее.Проблематика, содержание, методы исследований и результаты, относимые к синергетике характеризуются неоднозначными оценками и неопределенностью. Вместе с

тем,синергетикакакнаучноенаправлениеисследований является востребованной обществом. Значительное количество результатов исследований в разных областях знания соотноситсяисследователямис синергетикой.Контекстсинергетикидаетвозможность плодотворно взаимодействовать ученым разныхспециализацийнаязыкесистемного осмысленияи поиска новых решений. Приведенные определения синергетики, полученные преемственнымобразом,могутконструктивно применяться при решении конкретных задач. Можно предположить,чтов связи с существующими и грядущими результатами в кинетическойхимии, нейробиологии, транспьютерном нейрокомпьютинге ивдругихобластях сформируется более определенный теоретический и аксиоматический базис синергетики, благодаря чему, в частности, и критика в ее адрес станет более конструктивной и продуктивной. Несомненно, привсемтом,что синергетика полноценно ''работает'' сегоднякаккатегориянаучного знания.[6]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Горелов А.А. Концепция современного естествознания. – М.: Высшее образование. 2005.335 с

2.Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.

3.Карпенков С.Х. Концепция современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 1997. – 320 с.

4.Учебник для вузов (под ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратникова: 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2006. – 79 с.

5.Хакен Г. ''Синергетика'' М.: Наука, 1980

[1] Карпенков С.Х. Концепция современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 1997. – 276-277 с.

[2] Учебник для вузов (под ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратникова: 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2006. – 79 с.

[3] Горелов А.А. Концепция современного естествознания. – М.: Высшее образование. 2005.126 с.

[4] Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.

[5] Хакен Г. ''Синергетика'' М 1980

[6] Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.