Ответить на вопрос, как происходит эволюция и возникновение в природе, как происходит организация порядка из хаоса, «решила» новая наука синергетика (совместно с новой неравновесной термодинамикой, теорией открытых систем).
Синергетика (греч. «синергетикос» — совместный, согласованно действующий) — наука, целью которой является выявление, исследование общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравноценных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических и др.).
Классическая термодинамика в своем анализе систем отвлекалась от их сложности и проблем взаимосвязи с внешней средой. По существу, она рассматривала изолированные, закрытые системы. Но в мире есть и открытые системы, которые обмениваются веществом, энергией информацией со средой. В открытых системах тоже возникает энтропия, происходят необратимые процессы, но за счет получения материальных ресурсов, энергии и информации система сохраняется, а энтропию выводит в окружающую среду. Открытые системы характеризуются неравновесной структурой. Неравновесность связана с адаптацией к внешней среде (система вынуждена изменять свою структуру), система может претерпевать много различных состояний неопределенность и т. д. Переход от термодинамики равновесных процессов, к анализу открытых систем ознаменовал крупный поворот в науке, многих отраслях научных знаний. В открытых системах обнаружен эффект самоорганизации, эффект движения от хаоса к порядку.
Немецкий физик Герман Хакен термином «синергетика» предложил обозначить совокупный, коллективный эффект взаимодействия большого числа подсистем, приводящих к образованию устойчивых структур и самоорганизации в сложных системах.
Конечно, феномен перехода от хаоса к порядку, упорядочения ученые знали и до этого. В качестве примеров организации порядка из хаоса в неживой природе можно привести авторегуляцию, принцип наименьшего действия и принцип Ле-Шателье. Было открыто самопроизвольное образование на Земле минералов с более сложной кристаллической решеткой. В химии известны процессы, приводящие к образованию устойчивых структур во времени. Примером является реакция Белоусова-Жаботинского, где раствор периодически меняет свой цвет от красного к синему в зависимости от концентрации соответствующих ионов.
В физике явления самоорганизации встречаются от атомных объектов и кончая галактическими системами. Появление лазера – организация порядка из хаоса. Атомы, внедренные в лазер, могут возбуждаться действием энергии извне, например, путем освещения. Если внешняя энергия недостаточна, лазер работает как радиолампа. Когда же она достигает мощности лазерной генерации, атомы, ранее испускавшие волны хаотично и независимо, начинает излучать один громадный цуг волн длиной около 300 000 км. Выделяя при этом очень большую энергию, передаваемую на большие расстояния. Атомная антенна начинает резонировать, все атомы начинают излучать согласованно, и волны совершают как бы одно коллективное движение.
Биологические и социальные системы поддерживают упорядоченные состояния, несмотря на возмущающие влияния окружающей среды.
Синергетика исследует особые состояния систем в области их неустойчивого состояния, способность к самоорганизации, точки бифуркации (переходные моменты, переломные точки).
Синергетические закономерности
Как же синергетика объясняет процесс движения от хаоса к порядку, процесс самоорганизации, возникновения нового»?
1. Для этого система должна быть открытой, и от точки термодинамического равновесия. По мнению Стенгерс, большинство систем открыты — они обмениваются энергией, веществом информацией с окружающей средой. Главенствующую роль в окружающем мире играет не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновестность, от есть непрерывно флуктуируют.
2. Фундаментальным условием самоорганизации служит возникновение и усиление порядка через флуктуации.
3. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организации системы не выдерживает и разрушается, и принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотичным или она перейдет на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности. В точке бифуркации система может начать развитие в новом направлении, изменить свое поведение. Под точкой бифуркации понимается состояние рассматриваемой системы, после которого возможно некоторое множество вариантов ее дальнейшего развития. Примером бифуркаций могут служить «выбор спутника жизни», '' ситуации выбора учебного заведения». Наглядный образ бифуркации дает картина В. М. Васнецова «Рыцарь на распутье».
4. Новые структуры, возникающие в результате эффекта взаимодействия многих систем, называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых, на смену которым они приходят. В точке бифуркации система встает на новый путь развития. Те траектории или направления, по которым возможно развитие системы после точки бифуркации и которое отличается от других относительной устойчивостью, иными словами, является более реальным, называется аттрактором. Аттрактор- это относительно устойчивое состояние системы, притягивающее к себе множество «линий» развития, возможных после точки бифуркации. Случайность и необходимость взаимно дополняют друга в процессе возникновения нового.
5. Диссипативные структуры существуют лишь постольку, поскольку система рассеивает энергию, а, следовательно производит энтропию. Из энтропии возникает порядок с увеличением общей энтропии. Таким образом, энтропия не просто соскальзыванием системы к дезорганизации, она становится прародительницей порядка, нового. Так из хаоса (неустойчивости) в соответствии с определенной информационной матрицей рождается Космос.
Говоря о методологической и исторической судьбе понятий "хаос" и "порядок", мы можем отметить следующий парадокс: являясь наиболее древними обобщающими первообразами, матрицами мироописания, известными еще со времен мифов и космогонии, и находя впоследствии применение в самых разных науках, эти понятия, тем не менее, так и не обрели до сих пор своей терминологической четкости. Специфика и объемы этих понятий не были строго определены ни в одной из использующих их наук (к примеру, в современной физике используются более десяти характеристик хаоса: молекулярный хаос. термодинамический хаос, диффузный хаос, диссипативный хаос, детерминированный хаос, турбулентный хаос и др). До сих пор не ясны границы применимости этих понятий и специфика их "преломления" при переходе из одних познавательных сфер в другие. В настоящие время это, скорее, даже не понятие, а некие понятийные пространства, где сопрягаются и пересекаются интуитивные представления, культурно-смысловые контексты, конкретно-научные интерпретации и их философское осмысление.
Можно сказать, что в истории науки речь шла не об изучении феноменов хаоса и порядка как таковых, а об исследовании отдельных атрибутивных характеристик этих феноменов. Так, в естественнонаучном плане (в первую очередь, в термодинамике) соотношение хаоса и порядка определялось и измерялось ростом энтропии как показателем раз упорядоченности. Другими научными направлениями, проявляющими особый интерес к проблемам хаоса и порядка, были социология и общенаучные концепции (кибернетика, общая теория систем), в которых хаос и порядок сопрягались с развитием социальных систем разного уровня. Именно благодаря последним двум направлениям (аккумулирующим в своем методологическом становлении наработки современного им уровня естествознания) сложилась целая система понятийных антиномий, в рамках которых определялись основные параметры (атрибуты) порядка как организации: равновесность - неравновесность, открытие -закрытие системы, устойчивость - неустойчивость, динамика - гомеостаз, единообразие -разнообразие, симметрия - асимметрия, линейность - нелинейность, актуализация потенциальность, предсказуемость - непредсказуемость.
Исследуя эволюцию этих научных направлений, мы выявили в ней определенную тенденцию - тенденцию смены теоретических моделей образов порядка. Первая модель равновесного классического порядка (где доминирующими атрибутами упорядочения выступают устойчивость, стационарные состояния, гомеостаз, предсказуемость) представлена в классической социологии, классической кибернетике и системном подходе. Вторая модель неравновесного (неклассического) порядка, где доминирующими атрибутами упорядочения являются неустойчивость, изменчивость, непредсказуемость, связана с появлением более поздних концепций энтропийно-информационного подхода, кибернетики второго порядка, теории социальной энтропии, новейшиих системных теорий.
Однако в результате перечисленных теоретических разработок сложились крайне противоречивые, порой взаимоисключающие представления о характере порядка в сложных системах и о роли хаоса в процессе порядкообразования. Назовем лишь несколько вопросов, которые возникают при знакомстве с различными позициями:
Что является условием формирования порядка - открытость системы потоку внешних воздействий (флуктуации как проявлений хаоса) или, наоборот, умение системы эти воздействия (флуктуации) подавлять, бороться с ними. избавляя себя от изменений и потрясений?
Является ли однородность элементов системы, в том числе социальной, атрибутом порядка или таковая ведет к дезорганизации и хаосу (как это следует из термодинамики)? И может быть, в таком случае структурное разнообразие есть гарант устойчивости и, следовательно, более сложного и надежного порядка?