Синергетика

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы.
Синергетика является междисциплинарным научным направлением, которое занимается изучением общих закономерностей явлений и процессов в сложных неравновесных системах (они могут быть физическими, химическими, биологическими, экологическими, социальными, иными). Исследование данных систем базируется на основе присущих им принципов самоорганизации.
Синергетика является теорией самоорганизации в системах различной природы. Эта наука изучает явления и процессы, посредством которых система как целое присваивает себе свойства, которые не присущи ее частям. Синергетика выявляет и использует только общие закономерности в различных областях. Собственно с этим и связан междисциплинарный характер синергетики, о чем уже говори ...

Введение 3
Глава 1.Общая характеристика синергетики в естествознании 4
Глава 2.Методы синергетики. Специфика синергетических систем 10
Заключение 14
Список литературы 15

Данная работа посвящена синергетике. Изучение этой темы является особенно интересным и актуальным, поскольку синергетика – это сравнительно новая парадигма современного научного знания. На сегодняшний день ведутся научные дискуссии относительно правильности принципов синергетики, ее методов и потенциальных возможностей. Несмотря на неоднозначные позиции ученых, уже очевидно, что синергетика способна привести к серьезным изменениям в естественнонаучной сфере.
Главная цель работы – рассмотреть особенности синергетики как науки.
В связи с поставленной целью необходимо выполнить следующие задачи:
1. Дать общую характеристику синергетики в естествознании.
2. Рассмотреть специфику методов и принципов синергетики.
Структура работы подчинена цели и задачам исследования. Работа включает в себя вв едение, две главы, заключение, список использованной литературы.
Во введении дается общая характеристика работы. Первая глава посвящена общей характеристике синергетики в естествознании.
Во второй главе рассматриваются методы и принципы синергетики.
В заключении представлены основные выводы по исследованию.

Что касается изолированных систем классической термодинамики, то они являются определенной идеализацией, в реальности они представляют собой исключение, а не правило. Более сложной является ситуация со Вселенной в целом. Если рассматривать Вселенную как открытую систему, то возникает вопрос относительно того, что рассматривать как ее внешнюю среду. Согласно позиции современной физики, в качестве такой среды для Вселенной выступает вакуум. Таким образом, в синергетике утверждается идея развития открытых и сильно неравновесных систем через путь нарастающей сложности и упорядоченности. Цикл развития подобной системы представлен двумя фазами, а именно, здесь мы говорим о: 1) периоде плавного эволюционного развития, который имеет хорошо предсказуемые линейные изменения, способствующие пребыванию системы в некотором неустойчивом критическом состоянии;2) выходе из критического состояния одномоментно, скачком и переходе в новое устойчивое состояние, которое характеризуется большей сложностью и упорядоченностью. Самым популярным и наглядным примером образования структур нарастающей сложности является хорошо изученное в гидродинамике явление, которое называется ячейками Бенара. При подогреве жидкости, которая находится в сосуде, имеющем круглую или прямоугольную форму, между нижним и верхним ее слоями наблюдается возникновение некоторой разности (градиента) температур. Если градиент мал, то перенос тепла происходит на микроскопическом уровне и макроскопическое движение как таковое отсутствует. Однако если градиент достигает определенного критического значения, то в жидкости внезапно (скачком) наблюдается возникновение макроскопического движения, образующего четко выраженные структуры, напоминающие цилиндрические ячейки. Сверху такая макроупорядоченность схожа с устойчивой ячеистой структурой, напоминающей пчелиные соты. Данное явление с позиций статистической механики носит поистине невероятный характер. Оно свидетельствует о том, что в момент образования ячеек Бенара миллиарды молекул жидкости, как по команде, начинают вести себя скоординированно, согласованно, хотя до этого пребывали в состоянии хаотического движения. Очевидно, что классическим статистическим законам подобное явление объяснить не под силу, поскольку тут мы имеем дело с явлением иного порядка. Подобный опыт также показывает, что появление структур нарастающей сложности является не случайностью, а закономерностью.В целом, в природе очень много примером самоорганизации систем, в частности, можно сказать о механизме действия лазера, росте кристаллов, динамике популяций, химических часах. Синергетическая интерпретация такого рода феноменов открывает новые перспективы, направления исследований. В общем виде новизна синергетического подхода характеризуется следующими позициями.• Хаос не только является разрушительным, но и созидательным, конструктивным, иными словами, развитие осуществляется посредством неустойчивости (хаотичности).• Линейный характер эволюции сложных систем, к которому привыкла классическая наука, является не правилом, а, скорее, исключением; развитие большинства таких систем обладает нелинейным характером. А это значит, что для сложных систем всегда наблюдается существование нескольких возможных путей эволюции.• Развитие осуществляется посредством случайного выбора одной из нескольких разрешенных возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации. Следовательно, случайность не может характеризоваться как досадное недоразумение; здесь скорее уместно говорить об ее встроенности в эволюционный механизм. Основным истоком синергетики являются физические дисциплины, термодинамика. Тем не менее, идеи синергетики обладают междисциплинарным характером. Они создают базис для глобального эволюционного синтеза в современном естествознании. Именно поэтому синергетика рассматривается как важная составляющая всей современной научной картины мира.Мир самоорганизующихся систем является гораздо более богатым по сравнению с миром систем линейных, закрытых. Вместе с тем, он сложнее поддается процессу моделирования. Как правило, для того, чтобы приближенно решить большинство возникающих здесь нелинейных уравнений (порядок выше первого) есть необходимость в том, чтобы сочетать современные аналитические методы и вычислительные эксперименты. Синергетика помогает открывать для количественного, математического исследования разные аспекты мира, в частности, речь идет о его нестабильности путям развития и изменения, раскрывать условия существования и устойчивого развития сложных структур, дает возможность моделирования катастрофических ситуаций и т.п.Глава 2.Методы синергетики. Специфика синергетических системСинергетические методы дают возможность моделирования многих сложных самоорганизующихся систем.Математический аппарат синергетики является достаточно сложным, но вместе с тем, недостаточным для того, чтобы решать те задачи, которые стоят перед этой наукой. Как известно, традиционной математической физикой осуществляется использование линейных дифференциальных уравнений в частных производных, т.е. уравнений с неизвестными в первой степени. Системы таких уравнений дают возможность описания процессов, которые по мере увеличения интенсивности внешних воздействий сталкиваются с только количественными изменениями, а новые качества не возникают. Они применяются в таких областях, как квантовая механика, электродинамика, теория волн, сопротивление материалов, теплопроводность и диффузия. Однако здесь важно сказать о существовании явлений, которые при условии интенсивного внешнего воздействия могут обретать новые качества и начинают протекать по изменённым законам. Описываются они посредством нелинейных уравнений, решить которые аналитическим методом не возможно, численные методы также вызывают трудности. Поэтому одна из серьёзных задач синергетики заключается в том, чтобы разработать адекватный математический аппарат, который будет способен заниматься описанием эволюции сложных систем.Достаточно важно, что синергетика опирается на те методы, которые применимы к различным наукам и занимается изучением многокомпонентных систем безотносительно к их природе. Кроме того, она исследует многие области, которые остались за гранью интереса наук традиционных. В частности, в рамках термодинамики и теории информации осуществляется изучение статики, тогда как синергетика преимущественно интересуется динамикой. Неравновесные фазовые переходы синергетических систем, включая колебания, пространственно-временные структуры и хаос, гораздо более разнообразны по сравнению с фазовыми переходами систем, пребывающих в состоянии теплового равновесия. В отличие от кибернетики, которая разрабатывает алгоритмы и методы, позволяющие управлять системой так, чтобы та функционировала определенным образом, синергетика занимается изучением самоорганизации системы при условии того, что существует произвольное изменение управляющих параметров. В отличие от теории динамических систем, которая не учитывает флуктуации в точках бифуркации, синергетика осуществляет изучение стохастической динамики во всей её полноте в подпространстве зависящих от времени управляющих параметров.