Основные достижения современной биологии.

Изменения представлений об устройстве мира живого в XX веке. Роль достижений биологических наук в продлении жизни, борьбе с болезнями, развитии биотехнологии, клеточная и генная инженерия, селекция, клонирование. Роль биологического знания в решении социальных проблем и сохранении жизни на Земле. Философское прочтение биологических законов: естественнонаучная, религиозная и эзотерическая картины мира.

IY. Эволюционно-синергетическая парадигма: синергетика

1. Междисциплинарность и синергетика. Введение

Междисциплинарные течения в науке XX века: теория колебаний, тектология, системный анализ, кибернетика, теория катастроф, синергетика. Понятия системы, обратных связей, цели, самоорганизации. Теория автоматического управления, робототехника, искусственный интеллект. Трансдисциплинарный резонанс в комплексных задачах: солнечно-земные связи, учение о биосфере и ноосфере, принцип дополнительности в культуре, универсальный эволюционизм, автопоэзис, теория сложности,

2. Начала эволюционно-синергетического мышления. Принципы синергетики Креативная эволюционная триада и системный подход. Две концепции времени у Аристотеля. Четыре эволюционные фазы “Бытия” и “становления”. Принципы “Бытия”: 1. Гомеостатичность, 2. Иерархичность. Теорема Пуанкаре о существовании аттракторов в диссипативных системах. Примеры в природе и обществе. Принцип иерархизации по временным масштабам и принцип подчинения Хакена. Природные и социальные приложения.

Принципы “становления”. Три “НЕ” - нелинейность, незамкнутость, неустойчивость. 3. Нелинейность - нарушение принципа суперпозиции, принцип целостности, непропорциональность отклика, достижимость границ. 4. Незамкнутость -неприменимость второго начала термодинамики, антиэнтропийные механизмы и возможность самоорганизации, образование аттракторов или режимов с обострением. 5. Неустойчивость - необходимое качество границы, сепаратрисы, неизбежность альтернатив, выбора, бифуркации. Природные и социальные приложения. 6. Динамическая иерархичность (эмерджентность). 7. Наблюдаемость. Рождение и гибель структурных уровней, коллективные переменные - параметры порядка, круговая причинность. Относительность категорий порядка и хаоса к масштабам наблюдения. Бытие в становлении. Организация коммуникативной связности системы, как когнитивный процесс. Природные и социальные приложения.

Теория катастроф

Флаги катастроф. Философия нестабильности - от Пуанкаре до наших дней. Огрубленный взгляд на становление. Бифуркации и историчность развития. Диалектика и теория катастроф: универсальность, признаки и предсказуемость катастроф. Признаки (флаги) катастроф: 1. Пороговость; 2. Бимодальность; 3. Неустойчивость по начальным данным (дивергентность); 4. Гистерезис; 5. Сенситивность (нелинейный отклик системы). Природные и социальные приложения. Флаги предвестники: 6. Увеличение шумовых флуктуаций; 7. Замедление характерных ритмов системы (затишье перед бурей). Природные и социальные приложения. Наследственность, изменчивость, отбор в естествознании, роль флуктуаций. Бифуркационное дерево как модель эволюции природы, человека, общества.

Элементарные катастрофы. Элементарная теория катастроф Р. Тома и В. Арнольда. Топология складки и сборки, идеи структурной устойчивости, грубости, универсальности. Классификация элементарных катастроф. Принцип “лома”. Принцип хрупкости хорошего. Модели катастроф сборка: реальные газы, ферромагнетик, творческая личность, волнения в тюрьмах. Принцип максимального промедления и принцип Максвелла. Природные и социальные приложения.

Качественные методы в эволюционных задачах. Нелинейное моделирование

Общие принципы. Пространства состояний и динамическая модель. Пуанкаре -качественная теория дифференциальных уравнений. Как описать движение изнутри?

Модель драйвера. Фазовый поток. Активные, консервативные, диссипативные системы. Метаморфозы структур. Диссипативные системы вдали от равновесия, Режимы с обострением. Особенности и аттракторы маломерных систем. Природные и социальные приложения.

Простейшие модели. Радиоактивный распад, рост колоний бактерий и популяций, заполнение экологической ниши, рост народонаселения, информации. Преодоление режима с обострением за счет системных феноменов. Модель хищник - жертва в природе и обществе, анализ фазового портрета. Экологические модели и проблемы устойчивости, роль разнообразия видов. Прогноз в экономике, демографии, массовой культуре.

Динамический хаос

Общие свойства. Переходы порядок-хаос. Универсальные сценарии перехода к хаосу: перемежаемость, период 3, каскад удвоения периода Универсальность Фейгенбаума в биологии и экономике. Диаграммы Ламерея.

Развитый хаос. Странные аттракторы в климатических моделях (Лоренц). Условие возникновения хаоса. Горизонт предсказуемости. Динамический хаос, как условие адаптивности системы: медицина, биология физика. Хаос, квант и проблема времени.

Фракталы. Понятие фрактала, повсеместность фрактальных объектов в природе. Фрактальная размерность, ее вычисление для простейших фракталов. Фрактальные структуры в динамическом хаосе, стохастичность и самоподобие. Компьютерная лекция -красота фракталов.

Самоорганизация

Самоорганизация в физике, химии, биологии, геологии, экологии (Галактика, Солнечная система, эволюция Земли, климат). Сравнительный анализ эволюционных теорий. Проблемы прогноза и самоидентифиикации в динамическом хаосе. Антикризисные стратегии. Сценарии преодоления кризисов: силовой, вероятностный, промежуточный. Динамический хаос и обобщенная рациональность. Самоорганизованная критичность. Фликкер шум., распределение Паретто. Коридоры прозрачности, русла и джокеры. Природные и социальные приложения.

7. Проблемы междисциплинарного синтеза

Синергетика и принципы гармонии. Восприятие звука, цвета, формы. Генезис золотых пропорций в системах с памятью. Метод ритмокаскадов: фрактальное моделирование сложных и иерархических систем (организм, государство, личность). Синергетика и информация. Принцип максимума информации. Клеточные автоматы. Нейрокомпьютер и перспективы искуственного интеллекта, распознавание образов. Границы дескриптивного описания о единстве культуры событийного языка. Когнитивные графы Фейнмана и грамматики Хомского.

Заключение. О междисциплинарной методологии и принципах конвергенции естественнонаучного и гуманитарного знания, на пути к единой культуре. Универсальный эволюционизм и проблемы коэволюции сложных природных и социальных систем. Наука, философия и религия. Новые возможности диалога.

Рекомендуемые программные средства и компьютерные системы обучения и контроля знаний студентов

Практическое занятие целесообразно проводить в компьютерном классе с использованием программы FRACTINT.

Перечень тем практических занятии

Парадигмальные модели в классической и неклассической физике. Жизненные циклы. Биосоциальные основы поведения. Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости. Принципы синергетики. Стратегии преодоления кризисов. Ноосфера. Философское прочтение биологических законов: естественно-научная, религиозная и эзотерическая картина мира.

Рекомендуемая литература:

Основная

1. БудановВ.Г., Мелехова О.П. Концепции современного естествознания. 1998. МГТУГА. 114с.

2. Дубнищева И.А. Концепции современного естествознания. Новосибирск, ЮКЭА: 1997.

3. Степин B.C., Кузнецова Л.И. “Современная научная картина мира”. М.: Наука, 1997.

Дополнительная

4. Степин B.C. Философская антропология и философия науки. М.: Высшая школа, 1992.

5. Степин B.C. “Естественно-научное образование гуманитариев”. ВШ России, № 1, 1994.

6. Курдюмов С.П., Князева Е.Н. “Законы эволюции и самоорганизации сложных систем”. М.: Наука, 1994.

7. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. “Синергетика и прогнозы будущего”. М., Наука, 1997.

8. Мелехова О.П., Буданов В.Г., Степин B.C. “Современное естествознание - фундаментальная общеобразовательная дисциплина. Предложение к новому поколению ГОС”. Тезисы конференции. Н. Новгород, 1999.

9. Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в исскустве и науке. М.: Наука.

10. Купер Л. Физика для всех. М.: Мир, 1973.

11. Девис П. Суперсила. М.: Мир, 1989.

12. Капра Ф. Дао физики. Спб.: ОРИС, 1994.

13. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.: Мир, 1993

14. Пригожин И., Стенгерс И.. Порядок из хаоса. М.: Мир, 1990.

15. Хакен Г. Синергетика.Гл1. М.: Мир. 1980.

16. НиколисГ., Пригожин И. Познание сложного. М.: Мир. 1990.

17. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М.: Прогресс. 1985.

18. Мелехова О.П. “Биология в фундаментальном образовании гуманитариев”. Биология, гуманитарные науки и образование. М., МГУ, 1997.

19. Мелехова О.П. “Синергетика как общая методология современного образования в области наук о жизни”. Синергетика. Т.2, М., МГУ, 1999.

20. Буданов В.Г. “Эволюционно-синергетическая концепция естественнонаучного образования гуманитариев”. ВШ России, № 4, 1994.

21. Буданов В.Г. “Трансдисциплинарное образование и принципы синергетики”. М., Прогресс-Традиция, 2000.

22. Аршинов В.И. “Синергетика как феномен постнеклассической науки”. М., ИФ РАН 1999.

Авторы программы:

Буданов В.Г. - старший научный сотрудник ИФ РАН

Мелехова О.П.- доцент Московского государственного университета

Степин B.C. - академик РАН

Под редакцией акад. В.С.Степина

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: