38 Системная организация бытия. Синергетика как учение и метод изучения самоорганизующихся систем.

Система (составленное из частей, соединенное) – категория, обозначающая объект как совокупность взаимосвязанных между собой элементов, образующих его единство и целостность. Структура (строение, расположение, порядок) – категория, указывающая на способ связи между элементами, наличие внутренних связей, внутреннее устройство объекта. Элемент (стихия, первоначальное вещество) – понятие, означающее относительно простые части, из которых складывается любое целое.

Основные структурные уровни организации материального бытия. Структурная организация всего сущего означает, что любое материальное явление – система определенных элементов, организованных в единое целое устойчивыми связями. В результате все явления можно сгруппировать в некоторые классы сущего (физической, химической, биологической, социальной реальностей), определить их структурные уровни в системной организации Универсума.

В неживой природе такой ряд выстраивается следующим образом: физический вакуум (как особое состояние материи), элементарные частицы – атомы – молекулы – макротела (в различных агрегатных состояниях – твердые, жидкие, газообразные) – планеты – звезды – галактики – Метагалактика («Мир естествоиспытателя»).

В живой природе: протоплазма (живые молекулы) – клетка – организм (особь) – вид (популяция) – биоценоз – биогеоценоз (эквивалент понятию экосистемы).

В рамках биосферы формируется и специфический тип материальной системы – человеческое общество, в котором выделяют особые подсистемы: семья – классы – нации и др. В принципе иерархия уровней и материальных систем может быть различной, так как все зависит от выбора исходных критериев для классификации.

Синергетика — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы.

Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния. В обозначенных системах неприменимы ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии, что может привести к образованию новых структур и систем, в том числе и более сложных, чем исходные.

Синергетика перекинула мост между неорганической и живой природой. Она пытается ответить на вопрос, как возникли те макросистемы, в которых мы живем. Во многих случаях процесс упорядочения и самоорганизации связан с коллективным поведением подсистем, образующих систему. Наряду с процессами самоорганизации синергетика рассматривает и вопросы самодезорганизации - возникновения хаоса в динамических системах. Как правило, исследуемые системы являются диссипативными, открытыми системами.

Основой синергетики служит единство явлений, методов и моделей, с которыми приходится сталкиваться при исследовании возникновения порядка из беспорядка или хаоса - в химии (реакция Белоусова -Жаботинского), космологии (спиральные галактики), экологии (организация сообществ) и т.д. Примером самоорганизации в гидродинамике служит образование в подогреваемой жидкости (начиная с некоторой температуры) шестиугольных ячеек Бенара, возникновение тороидальных вихрей (вихрей Тейлора) между вращающимися цилиндрами. Пример вынужденной организации - синхронизация мод в многомодовом лазере с помощью внешних периодических воздействий. Интерес для понимания законов синергетики представляют процессы предбиологической самоорганизации до биологического уровня. Самоорганизующиеся системы возникли исторически в период возникновения жизни на Земле.

Модели синергетики - это модели нелинейных, неравновесных систем, подвергающихся действию флуктуации. В момент перехода упорядоченная и неупорядоченная фазы отличаются друг от друга столь мало, что именно флуктуации переводят одну фазу в другую. Если в системе возможно несколько устойчивых состояний, то флуктуации отбирают одну из них. При. анализе сложных систем, например, в биологии или экологии, синергетика исследует простейшие основные модели, позволяющие понять и выделять наиболее существенные механизмы "организации порядка" избирательную неустойчивость, вероятностный отбор, конкуренцию или синхронизацию подсистем. Понятия и образы синергетики связаны, в первую очередь, с оценкой упорядоченности и беспорядка - информация, энтропия, корреляция, точка бифуркации и др. Методы синергетики в значитель­ной степени пересекаются с методами теории колебаний и волн, термодинамики неравновесных процессов, теории катастроф, теории фазовых переходов, статистической механики, теории самоорганизации, системного анализа и др.