Основні поняття і принципи синергетики
Синергетика як поняття означає спільне, узгоджене, кооперативне дію, співробітництво, взаємодію різних елементів системи. За словами її творця – німецького фізика Германа Хакена (нар. 1927 р), який займається вивченням систем, що складаються з багатьох підсистем самої різної природи – електронів, атомів, молекул, клітин, механічних елементів, фотонів, органів тварин і навіть людей, це наука про самоорганізацію, про перетворення хаосу в порядок.
Сам Г. Хакен, який працював у лабораторіях форми Белла над новими джерелами світла, досліджував механізми кооперативних процесів, які відбуваються в твердотільному лазері. Він з’ясував, що частинки, що становлять активне середовище резонатора, під впливом зовнішнього світлового поля починають коливатися в одній фазі. В результаті між ними встановлюється когерентне, або погоджене, взаємодія, що призводить в кінцевому підсумку до їх кооперативному, або колективним, поведінці.
Видатний теоретик самоорганізації бельгійський фізик і фізико-хімік І. Р. Пригожий (нар. В 1917 р) прийшов до своїх ідей з аналізу специфічних хімічних реакцій, які призводять до утворення певних просторових структур із часом при зміні концентрації реагуючих речовин. Разом зі своїми співробітниками він побудував математичну модель таких реакцій, які вперше експериментально були вивчені нашими вітчизняними вченими Б. Білоусовим та А. Жаботинським.
Об’єкт вивчення синергетики незалежно від його природи зобов’язаний відповідати таким вимогам:
1) відкритість – обмін речовиною, енергією та інформацією з навколишнім середовищем (реалізується т. Н. Процес метаболізму);
2) істотна неравновесность – при певних значеннях параметрів, що характеризують систему, вона переходить в критичний стан, що супроводжується втратою стійкості;
3) вихід з критичного стану, часто під впливом малих флуктуації (випадкове відхилення величини від її середнього значення) здійснюється через стрибок, т. Е. Різко, і система переходить в якісно новий стан з більш високим рівнем впорядкованості.
Стрибок – це вкрай нелінійний процес, при якому малі зміни параметрів системи (зазвичай вони називаються керуючими) викликають дуже сильна зміна стану системи, її перехід у нову якість. Наприклад, при зниженні температури води до певного значення вона стрибком перетворюється на лід. Достатньо змінити температуру води (керуючий параметр) близько критичної точки переходу всього лише на частки градуса, щоб викликати її практично миттєве перетворення в тверде тіло.
Такі критичні точки, поблизу яких система поводиться хитке і здійснює зміну режиму розвитку або руху, називають точками біфуркації. Виявлення феномена біфуркації ввело в фізику елемент історичного підходу.
Будь-яке опис системи, зазнала біфуркацію, вимагає включення як імовірнісних уявлень, так і класичного детермінізму (лінійного і однозначного). Знаходячись між двома точками біфуркації, система розвивається закономірно, тоді як поблизу точок біфуркації істотну роль відіграють флуктуації, які й визначають, який із шляхів подальшого розвитку вибере система.
Таким чином, теорія самоорганізації – синергетика – змушує по-новому поглянути на співвідношення випадкового і закономірного в розвитку систем, природи в цілому. У цьому процесі необхідно виділяти дві фази: плавну еволюцію, хід якої достатньо закономірний і жорстко детермінований, і скачки в точках біфуркації, що протікають випадковим чином і тому випадково визначають подальший закономірний еволюційний етап аж до наступного стрибка в новій критичній точці.
(2 votes, average: 5.00 out of 5)