Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Синергетический подход в естествознании и в науке о жизни.




Синергетический подход в познании - системный подход, для которого в качестве условия принимается то, что в некоторых системах возможна самоорганизация, т.е. структура системы и, следовательно, ее свойства могут меняться скачком, спонтанно, непредсказуемо за счет совместного (синергетического) действия элементов системы.

Синергетический подход применяется к сложноорганизованным системам, например, таким, как человек, общество, некоторые физические и химические явления, в которых последующее состояние невозможно предсказать, зная предыдущее. Развитие таких систем всегда предполагает альтернативу (необходимость выбора одного из двух или нескольких возможных решений, вариантов).

Флуктуации (флуктуация - случайное отклонение от среднего значения) параметров и случайности на фоне общего поступательного движения в таких системах должны учитываться как факторы, ведущие к образованию качественно новых структур.

Главными посылками использования синергетического подхода при познании мира являются:

•невозможность жестко обусловить и запрограммировать эволюцию систем (эволюция - представления об изменениях в обществе или в Природе, длительное изменение предшествовавшего состояния какой-либо системы);

•самодостаточность «созидающего потенциала» (достаточность внутренней энергии) системы для возникновения новых организационных форм;

• понимание того, что целое и сумма его частей являются качественно различными структурами, части не могут быть сложены арифметически, необходимость учитывать интерференцию (наложение) их энергетических потенциалов;

• понимание того, что мир представляет собой иерархию сред с различной нелинейностью (нелинейная среда - среда, процессы в которой могут быть описаны нелинейными дифференциальными уравнениями. Нелинейные дифференциальные уравнения - уравнения, в которые входят неизвестные в степени больше, чем первой или произведения двух и более неизвестных).

Оставаясь предметом научных дискуссий, синергетический подход является прообразом интегрального научного подхода третьего тысячелетия. Предполагается, что он может быть использован для объяснения всех эволюционных процессов в мире, включая эволюцию человека и происхождение жизни во Вселенной.

3.Синергетический подход (in greater detail).
Синерге́тика(от др.-греч. συν- — приставка со значением совместности и ἔργον — «деятельность»). Автором термина «Синергетика» является Ричард Бакминстер Фуллер — известный дизайнер, архитектор и изобретатель из США.
Определение 1 (Данилов Ю. А., Кадомцев Б. Б. Что такое синергетика?//Нелинейные волны. Самоорганизация — М., Наука, 1983): 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…»

 


Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем), и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.
^ 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.
Этот феномен трактуется синергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природе направления эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному и более совершенному.

Синергетика - междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем).

Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем) и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

Основное понятие синергетики — определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению температуры и давления, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов и наличия более одного устойчивого состояния.

Этот феномен трактуется синергетикой как наблюдаемое в природе направление эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному и более совершенному. В отдельных случаях образование новых структур имеет регулярный, волновой характер.

-Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные — эволюционирующие системы.

-Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней

-Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, т.е — развития

-Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации или систему иного уровня

-Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы

-При переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все развивающиеся системы ведут себя одинаково (в том смысле, что для описания всего многообразия их эволюций пригоден обобщённый математический аппарат синергетики)

-Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации

-В сильно неравновесных состояниях системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии

-В неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и согласованность поведения элементов возрастает

-В состояниях, далеких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы — наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному относительно долговременному режиму системы — аттрактору. Заранее невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система

Приложения синергетики распределились между различными направлениями:

-теория детерминированного хаоса исследует хаотические явления, возникающие в результате детерминированных процессов (в отсутствие случайных шумов);

-теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;

-теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;

-лингвистическая синергетика и прогностика.

Фрактал — термин, означающий сложную геометрическую фигуру, обладающую свойством самоподобия, то есть составленную из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком. Фрактал — это бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой повторяется при уменьшении масштаба

Многие объекты в природе обладают фрактальными свойствами, например, побережья, облака, кроны деревьев, кровеносная система и система альвеол человека или животных. В физике фракталы естественным образом возникают при моделировании нелинейных процессов, таких, как турбулентное течение жидкости, сложные процессы диффузии-адсорбции, пламя, облака и т. п. Фракталы используются при моделировании пористых материалов, например, в нефтехимии.

Тео́рия ха́оса — математический аппарат, описывающий поведение некоторых нелинейных динамических систем, подверженных при определённых условиях явлению, известному как хаос. Поведение такой системы кажется случайным, даже если модель, описывающая систему, является детерминированной. Примерами подобных систем являются атмосфера, турбулентные потоки, биологические популяции, общество как система коммуникаций и его подсистемы: экономические, политические и другие социальные системы. Их изучение, наряду с аналитическим исследованием имеющихся рекуррентных соотношений, обычно сопровождается математическим моделированием.

Теория хаоса — область исследований, связывающая математику, физику и философию. Теория хаоса гласит, что сложные системы чрезвычайно зависимы от первоначальных условий и небольшие изменения в окружающей среде ведут к непредсказуемым последствиям. Математические системы с хаотическим поведением являются детерминированными, то есть подчиняются некоторому строгому закону и, в каком-то смысле, являются упорядоченными.

Аттра́ктор — множество состояний динамической системы, к которому она стремится с течением времени. Так, наиболее простыми вариантами аттрактора являются притягивающая неподвижная точка (к примеру, в задаче о маятнике с трением о воздух).

Странный аттрактор — это аттрактор, не являющийся регулярным. Среди странных аттракторов часто встречаются хаотические аттракторы, в которых прогнозирование траектории, попавшей в аттрактор, затруднено, поскольку малая неточность в начальных данных через некоторое время может привести к сильному расхождению прогноза с реальной траекторией. Это явление также называют эффектом бабочки, подразумевая возможность преобразования слабых турбулентных потоков воздуха, вызванных взмахом крыльев бабочки в одной точке планеты в мощное торнадо на другой её стороне вследствие многократного их усиления в атмосфере за некоторое время.

Теория катастроф. «Катастрофа» в данном контексте означает резкое качественное изменение объекта при плавном изменении параметров, от которых он зависит.

Создание и развитие этой части математического анализа было связано с широкими возможностями наглядного анализа некоторых сложных явлений, особенно тех, которые встречаются при описании самых разных естественных явлений (радуга, каустика, устойчивость сложных систем, колебания и разрушение в строительной механике, поведение в этологии).

 





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-05; Просмотров: 1065; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.01 с.) Главная | Обратная связь