Концепцiя самоорганiзацiï. Синергетика

Важко або навiть неможливо назвати область знання, у якiй сьогоднi не проводилися б дослiдження пiд рубрикою синергетики. Для публiкацiй на тему синергетики характерно те, що в них нерiдко приводяться авторськi трактування принципiв синергетики, причому трактування досить рiзнорiднi й не завжди досить аргументованi. Причиною цього є вiдсутнiсть достатньоï визначеностi щодо основних положень синергетики й виникаючоï звiдси необхiдностi уточнення статусу матерiалу, що викладається. У теперiшнiй роботi вживає спроба оцiнити iснуючу ситуацiю й зробити посильний крок у напрямку розвитку методологiï синергетической концепцiï й побудови надалi на ïï основi певноï технологiï
Ми говоримо про концепцiю й технологiю. Чому не про теорiю? Справа в тому, що якщо розумiти пiд теорiєю ”систему iдей в областi знання, форму наукового знання, що дає цiлiсне подання про закономiрностi й iстотнi зв'язки дiйсностi”, те про побудову такоï теорiï у вiдношеннi синергетики можна говорити, i вона в певнiй мерi iснує й сьогоднi. Однак областю явищ, з яких виникло сучасне розумiння синергетики, є фiзика, теоретична фiзика квантових явищ. Саме це походження й зв'язок синергетики з точними науками робить, у першу чергу, правочинним називание ïï науковим напрямком. Для естественнонаучной теорiï вищенаведене розумiння теорiï є, мабуть, недостатнiм. Крiм системи iдей, експерименту, моделювання, аналiзу й синтезу й широкому розумiннi, необхiднi також, зокрема: конструктивний формалiзм, предсказательность, визначенiсть кола явищ дiйсностi, на якi поширюється теорiя. Говорити ж сьогоднi про створення для синергетики специфiчного теоретичного базису фiзико-математичного рангу щонайменше передчасно. Варто враховувати й те, що сучасному етапу прогресу науки й технiки властивий опора на технологiï не в меншому ступенi, чим на теорiï, оскiльки майже повсюдно доводиться мати справа з iнформацiйними об'єктами, якi несоизмеримо перевершують можливостi безпосереднього оперирования ними людиною. Як iнструменти виступають технологiчнi iнформацiйнi засоби, а не безпосереднiй неозброєний людський розум
”Пiдступництво” iснуючоï ситуацiï має початок в ”провокационности” тези, проголошеного Г. Хакеном. Термiн ”синергетика” уведений Г. Хагеном для позначення мiждисциплiнарного напрямку, у якому результати його дослiджень по теорiï лазерiв i нерiвновагих фазових переходiв повиннi були (i це вiдбулося) дати iдейну основу для плiдного взаимосотрудничества дослiдникiв з рiзних областей знання. Очевидно, що методологiï рiзних областей знання настiльки рiзнi, що ïхня спiльнiсть може бути реалiзована лише на концептуальному рiвнi. Пiдтвердженням того, що задум Г. Хакена був у певнiй мерi невизначений i суб'єктивний, є свiдчення деяких учених, у бесiдах з якими Г. Хакен говорив, що називание запропонованого ïм наукового напрямку ”синергетикой” випадково й непринципово. Важко, однак, погодитися з думкою, що назва непринципово, i що синергетику можна було б з неменшим успiхом назвати Х-Наукою. В остаточному пiдсумку, починання Г. Хакена, виявилося плiдним саме завдяки асоцiацiï, що розумiється природно, синергетики ссамоорганизацией.
Сьогоднi в умовах, коли синергетика придбала значення рушiйного початку в наукових дослiдженнях, доводиться турбуватися про те, щоб не був загублений науковий статус синергетики як мiждисциплiнарноï областi знання. Реальна небезпека полягає в тiм, що, з одного боку, з ряду причин у суспiльнiй думцi може зложитися вiдношення до синергетике як до загальсвiтоглядноï концепцiï, що граничить iз дилетантизмом. З iншого боку, є тенденцiï ототожнювати синергетику з тим або iншим вузьким напрямком дослiджень у фiзику, теорiï систем, також в областях прикладних дослiджень. Найбiльш бажаною альтернативою представляється вироблення структурованого категорiального базису синергетики й iнших атрибутiв, властивих теоретичному знанню, якi дозволили б доповнити iснуючi подання бiльше строгим ïхнiм викладом Далi ми спробуємо показати, що сказане є не тiльки благим побажанням
Отже, можна констатувати, що синергетика має проблемну й мiждисциплiнарний характер. Повiдомлення на тему синергетики, супроводжуються дискусiями, пiд час яких нерiдко пiднiмаються питання про те, що ж таке синергетика i як визначити ïï методи, що характеризують, дослiдження й змiст. Бiльше примiтним, чим виникнення розбiжностей у ходi дискусiй, є, однак, те, що осмислення змiсту рiзних областей знання в контекстi синергетики: з одного боку, дає нетривiальний погляд на змiст цих областей, а з iншого боку — виявляє ïхнiй системний взаємозв'язок i приводить до взаємокорисних контактiв фахiвцiв. Є всi пiдстави думати, що й при наявностi багатьох невизначеностей i розбiжностей, синергетика має продуктивне системообразующее значення для наукового пiзнання й робить прогресивний вплив, що активiзує, на наукове спiвтовариство Сказане можна доповнити тим, що сьогоднi позитивним фактором виявляється, саме, невизначенiсть относимого до синергетике змiсту. Якщо випливати тому, що говорять про синергетике Г. Хакен i iншi визнанi ïï iдеологи, то звертаючись до бiльше широкоï сфери явищ — до феномена самоорганiзацiï й до взагалi процесiв у середовищi й напрямку вiд хаосу до порядку, — ми знаходимо синергетику як досить обмежену подобласть, з якоï, як нi парадоксально варто виключати такi вищi прояви самоорганiзацiï як еволюцiю й розвиток. Це доказово показується в роботах Руденко А.П. Те, що вiдповiдний факт залишається завуальованим, сприяє твердженню синергетики в якостi, хоча в значнiй мiрi символiчноï, але дiючоï основи для творчоï взаємодiï фiзикiв, хiмiкiв, бiологiв i нейробиологов, також фахiвцiв iнших спецiальностей, включаючи гуманiтарнi, у напрямку розвитку теоретичноï бази для чи не самого цiкавого, важливого й складного феномена природи — самоорганiзацiï. Цiй темi найбiльше присвячена й теперiшня робота. Одне iз завдань, перед якою ми перебуваємо — структурировать категорiальний базис, що окреслюється поняттями: синергетика, самоорганiзацiя, система, еволюцiя, розвиток
Що стосується згадуваних вище питань щодо iдентифiкацiï синергетики, те крiм того, що зв'язано саме iз синергетикой, ïхнє iснування пояснюється, зокрема, тим, що поняття, що ставляться до рiвня распивающихся гносеологiчних категорiй, до числа яких належить i синергетика, еволюцiонують, оскiльки в ходi пiзнавального процесу вiдбувається трансформацiя относимого до них змiсту. Крiм того, для синергетики як дисциплiни, що перетерплює становлення, має виражене значення те, що властиво взагалi науковому пiзнанню. Велике значення фактора свiтоглядних допущень у науково- дослiднiй дiяльностi вченого. Навiть в однiй областi дослiджень, особистiсне бачення проблеми й аксиологические орiєнтацiï дослiдника визначають багато в чому його iндивiдуальну установку на предмет i способи дослiдження. Розбiжнiсть думок i оцiнок є тому зовсiм природним
Бiльше загальне значення має те, що кожна наукова парадигма на дiлi досить умовна, i гнiтюча частина принципових суперечок по наукових проблемах вiдбувається через взаємне нерозумiння, обумовленого схованим характером фундаментальних допущень. У синергетике названi фактори пiдсилюються, по-перше, тому що дискутують звичайно фахiвцi рiзних областей знання, i, по-друге, через вiдсутнiсть поки що устояноï солiдарноï думки iз цих питань iз боку наукових авторитетiв. Якби сьогоднi поставити питання про дефiнiцiï для фiзики, математики й т.д., то споровши й розбiжностей було б не менше, а бiльше, нiж у вiдношеннi синергетики.
Питання про те, що таке синергетика, є одночасно продуктивним i некоректним. Вiн iнiцiює переосмислення поняття з урахуванням нових результатiв i вiянь. Разом з тим, говорячи про синергетике можна мати на увазi: (а) термiнологiчний аспект — походження й змiст термiна; (б) фiзичну реальнiсть (аспект i змiст), позначувану термiном; (в) змiст наукового знання, относимое винятково або частково до синергетике, включаючи ïï методи дослiдження; i, нарештi, (г) iнтуïтивний змiст, що випливає з рiзноманiтних вiдомостей i дискусiй, керуючись яким, дослiдник упорядковує матерiал i представляє його науковоï аудиторiï. Некоректнiсть полягає в тому, що сторони, що дискутують, нерiдко мають на увазi рiзне
Рознесенi в перерахуваннi ”а” (термiн) i ”г” (який мається на увазi змiст) перебувають у дiйсностi в органiчному зв'язку. Термiн, сприйманий як слово природноï мови, що, у свою чергу, мислиться адекватним деякому змiсту, — такий термiн має величезний потенцiал, що систематизує, стосовно змiсту, i це пiдкреслював, зокрема, А. Пуанкаре. Подiбне вiдбулося й з ”синергетикой” — словом, що, строго говорячи, не є природним словом нiякоï сучасноï мови, але яке, проте, знаходить природний вiдгук у розумiннi дослiдникiв
Подальше розглядi має на метi позначити: екстенсионал (обсяг поняття) синергетики, що зложився де-факто; виявити системообразующие принципи синергетической концепцiï, позначити границi ïï можливого розширення. Розгляд проводиться в умовах вiдкритостi питання про те, що таке синергетика , i спрямовано на iдентифiкацiю рiзноманiтного змiсту, относимого до цiєï областi
Виявлення методiв i предмета дослiджень, характерних для синергетики, крiм того, що це представляє самостiйний науковий iнтерес, сприяє бiльше продуктивному застосуванню синергетической концепцiï для рiшення конкретних проблемних завдань у рiзних областях знання
Поводячи пiдсумок сказаному, можна констатувати, що шлях становлення синергетики є суперечливим, однак саме суперечливiсть i навiть парадоксальнiсть є рушiйним початком як для змiсту, дослiджуваного синергетикой, так i для самоï синергетики.
Як уже говорилося вище, термiн ”синергетика” уведений Г. Хакеном для позначення мiждисциплiнарного напрямку, у якому, як вiн i припускав, результати його дослiджень по теорiï лазерiв i нерiвновагих фазових переходiв змогли дати iдейну основу для плiдного взаимосотрудничества дослiдникiв з рiзних областей знання. Синергетика Г. Хакена в нестрогому змiстi має попередникiв: Ч. Шеррингтон, що називав синергетическим погоджену дiю нервовоï системи при керуваннi м'язовими рухами; Улам, що говорив про синергiю, у формi безперервного спiвробiтництва мiж комп'ютером i оператором; И. Забуский, що прийшов до висновку про необхiднiсть єдиного синтетичного пiдходу до нелiнiйних математичних i фiзичних завдань. Однак притiм, що є неформальний зв'язок явищ, названих ”Синергетика”, по сутi змiсту попередники Г. Хакена говорили лише про частки прикладах
Практично споконвiчно (вiд Г. Хакена) синергетика знайшла змiст для себе й привнесла новi iдеï: у теорiю лазерiв i термодинамiку нерiвновагих процесiв, i теорiю нелiнiйних коливань i автоволнових процесiв; у теорiю бiфуркацiï й теорiю структурноï стiйкостi; у теорiю катастроф. Перетерпiло розвиток поняття хаосу, узвичаïвся термiн детермiнований хаос, що має конкретний фiзико-математичний змiст. Значно розширилася область застосування синергетики у зв'язку з розвитком теорiï фракталов. У руслi синергетики знайшли iнтерпретацiю й своє рiшення завдання з областей фiзики, кiнетичноï хiмiï, бiологiï, геологiï, матерiалознавства й iн. Слiд зазначити поширення самим Г. Хакеном iдей синергетики на бiологiчнi явища: переходи мiж паттернами в бiологiï й можливостi дослiдження бiологiчноï еволюцiï як процесу самоорганiзацiï в складнiй системi. У контекстi синергетики проводяться сьогоднi соцiальнi й гуманiтарнi дослiдження, також дослiдження стосовно до человекомерним систем i антропной сферi
Iз синергетикой стiйко асоцiюються такi фiзичнi об'єкти i явища як: аттрактори, бифурикация, самоорганiзацiя (когерентна, континуальна й в iнших змiстах i iнтерпретацiях), хаос i детермiнований хаос, вiдкриття системи в нерiвновагому станi, фрактали, диссипативние процеси. Разом з тим, сьогоднi не можна говорити про сформовану категорiальну схему й про цiлiснiсть концепцiï синергетики.
У зв'язку з поширенням iдей синергетики на широке коло явищ, корисно оцiнювати, якою мiрою та або iнша дiя такого роду є доказовим научно- обоснованним кроком, а в який це нi до чого не зобов'язуючий погляд за аналогiєю. Дiя авторитету стає тут у рядi випадкiв не зобов'язуючим, а розв'язноï. Ризикуючи бути незрозумiлим, висловимо судження, що але формi може бути сприйняте як критика на адресу Г. Хакена, хоча, мабуть, яка-небудь критика споконвiчно неправомiрна й безглузда. В остаточному пiдсумку, сьогоднi найбiльше важливий результат — викликаний резонанс, широкий рух взаємного спiвробiтництва вчених i фахiвцiв у напрямку дослiдження явища самоорганiзацiï. Разом з тим, зовсiм необхiдно критичне вiдношення до конкретних оцiнок i суджень. Мова йде про те, що в роботах Г. Хакена розглядаються, з одного боку, фiзичнi об'єкти й системи, що мають строгий математичний опис. З iншого боку — розглядаються, наприклад, бiологiчнi макросистеми, на якi принципи й висновки, отриманi для фiзичних систем можна переносити лише умовно, за аналогiєю. Формули й дiаграми, будучи символами точного знання, є для бiологiчних систем образними метафорами
Можна було б висловити жаль, що сам Г. Хакен є в цьому прикладом для багатьох зi своïх послiдовникiв. Однак i тут ми маємо парадоксальне явище. Саме зняття строгих обмежень, можливiсть примiрити до рiзних неформалiзованих областей знання принципiв синергетики й критерiïв самоорганiзацiï, виявилося плiдним i стало позитивним фактором. Необхiдно, разом з тим, усвiдомлювати тiм, що в розглядi бiологiчних систем ми маємо Г. Хакена — не фiзика теоретика, але мислителя, а iнодi навiть художника Iлюстрацiєю до сказаного є слова Г. Хакена про застосування поняття ентропiï до бiологiчних систем, де, як пише Г. Хакен, ”виникає в деякому змiстi новий тип iнформацiï, пов'язаний з колективними змiнними або параметрами порядку. Це навело нас на думку, — пише Г. Хакен, — назвати ту частину iнформацiï, що ставиться до параметрiв порядку й вiдбиває колективнi властивостi системи, синергетической iнформацiєю”. Що ж стосується самих параметрiв порядку, то вони знаходять новий змiст, перетворюючись у носiïв iнформацiï — ”информаторов”.
Iдентифiкацiя синергетики
До вироблення визначення синергетики ми пiдiйдемо як до завдання iдентифiкацiï. З однiєï сторони є деякi визначення й судження про синергетике, з iншого боку — рiзноманiтний змiст, що фахiвцi вiдносять до областi синергетики. До того, що говорилося про контакти фахiвцiв, треба додати й те, що фахiвцi рiзних профiлiв видiляють як головнi ознаки синергетики те, що характерно саме ïхньоï спецiалiзацiï. В одному випадку, це когерентнi взаємодiï, в iншому, фрактальность структури, також, прогресивна еволюцiя або бифурикационние явища й iнше. Групи фахiвцiв рiзних напрямкiв думають, що синергетика найбiльше спiввiдноситься з тим, чим вони займаються: нелiнiйна динамiка, лазерна фiзика, теорiя диссипативних структур, матерiалознавство й iнше
Ряд авторитетних авторiв висловлюється про синергетике як про нову наукову парадигму. Наприклад говориться: ”Гранично коротка характеристика синергетики як ноной науковоï парадигми мiстить у собi три основнi iдеï: нелiнiйнiсть, вiдкритiсть диссипативность”. Бiльше загальноï є наступне трактування: ”Синергетика є теорiєю еволюцiï й самоорганiзацiï складних систем миру, виступаючи в якостi сучасноï (постдарвиновской) парадигми еволюции”.
Заслуживающим уваги представляється наступне визначення:
”Синергетика — (вiд греч. synergetikos — спiльний, погоджений, дiючий), науковий напрямок, що вивчає зв'язки мiж елементами структури (пiдсистемами), якi утворяться у вiдкритих системах (бiологiчних, физико — хiмiчних i iнших) завдяки iнтенсивному (потоковому) обмiну речовиною й енергiєю з навколишнiм середовищем у нерiвновагих умовах. У таких системах спостерiгається погоджене поводження пiдсистем, у результатi чого зростає ступiнь ïï впорядкованостi, тобто зменшується ентропiя (самоорганiзацiя). Основа синергетики — термодинамiка нерiвновагих процесiв, теорiя випадкових процесiв, теорiя нелiнiйних коливань i волн”.
Через багато рiзночитань проглядається фундаментальна проблема — проблема зв'язку й спiввiдношення понять синергетики, самоорганiзацiï, системи, розвитку й еволюцiï. Те, що синергетика розумiється багатьма дослiдниками, включаючи i ïï основоположника Г. Хакена, як вчення про самоорганiзацiю, є незаперечним фактом. Вiдносно самоорганiзацiï Г. Хакен пише: ”Корисно мати яке-небудь пiдходяще визначення самоорганiзацiï. Ми називаємо систему що самоорганiзується, якщо вона без специфiчного впливу ззовнi знаходить якусь просторову, тимчасову й функцiональну структуру. Пiд специфiчним впливом ми розумiємо таке, котре нав'язує системi структуру або функцiонування. У випадку ж самоорганiзацiï система випробовує неспецифiчний вплив. Наприклад рiдина, що пiдiгрiвається знизу, зовсiм рiвномiрно знаходить у результатi самоорганiзацiï макроструктуру, образуя шестикутнi ячейки”.
Сказане можна доповнити, наприклад, що випливає визначенням:
”Самоорганiзацiя, цiлеспрямований процес, у ходi якого створюється, вiдтворюється або вдосконалюється органiзацiя складноï динамiчноï системи”.