Вход

Идеи и законы синергетики

Контрольная работа по биологии
Дата добавления: 28 июля 2008
Язык контрольной: Русский
Word, rtf, 270 кб
Контрольную можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Контрольная работа на тему : «Идеи и законы синергетики» Содержание : 1. Введение…………………………………………………………………………………… ст р . 3-4 2. Синергетика как нау ка…………………………………………………… стр . 5-9 3. Синергетическая концепц ия самоорганизации……ст р . 9-10 4. Характеристика самоорга низующихся систем………стр . 10-12 5. Идеи и законы синергетики………………………………………… стр . 12-14 6. Выводы………………………………………………………… …………………………………… стр . 14-16 7. Список использованной литературы………………………… стр . 17 Введение. Мы живем в мире неустойчивости и необратимости , в мире эволюции и катастроф , где развитие и разрушение идут рядом бок о бок , и одно невозможно без д ругого . В европейской науке основные рез ультаты были получены для закрытых устой чивых систем * , находящихся в условиях , близких к равновесию . Таки е системы однозначно реагируют на сильны е возмущения , возвращаясь к состоянию ра вновесия . На этих основах и построена класс ическая европейская наука , начало которой можно условно отнести ко в ременам Галилея , т . е . к XVII веку . Сильны й толчок в развитие естествознания привн если работы Ньютона , небесная механика Л апласа , работы в области термодинамики и электромагнетизма в XIX в еке , эв олюционная теория Дарвина в биологии . Ст ановление и развитие математического аппарат а было приспособлено для обслуживания пр оцессов , эволюция которых происходит достаточ но спокойно . Однако позже выяснилось , что при удалении таких систем от состо яни я равновесия , при обмене их с окружающей средой энергией , веществом и информацией (открытые системы ) положен ие кардинально меняется мы переходим в мир , где господствует неустойчивость , ма лейшие флуктуации не гасятся , а наоборот начинают расти , образуя каче с твенно новые структуры , в результате чего возможна перестройка даже всей системы и ее поведения целиком , т . е . сценарии эволюции становятся неоднознач ными . В таких системах возможны эффекты согласования , когда , к примеру , частицы как бы устанавливают связ ь друг с другом на расстояниях , значите льно превышающих , например , действие межмолеку лярных взаимодействий. Такое коопе ративное согласованное поведение можно встре тить в системах , образованных из самых , казалось бы разных элементов - молекул , клеток , нейрон ов , социальных групп и т . д . Это поразительное явление приводит к образованию высокоупорядоченных с труктур из зародышей , находящихся в хаот ическом состоянии. Исследование таких систем проводится в сравнительно молодой науке , получившей название синергетика . Этот термин произошел от греческого слова "синергетикос ", что в вольном переводе значит "совместный ", "согласов анно действующий ", "совместное кооперативное де йствие ", или , по-русски "соработничество ". Синерге тика новое научное направление , оформившееся п римерно 20 лет назад . Это направление носит интегрирующий характер , объ единяя общими законами разные области на ук : физику , химию , биологию , психологию , со циальные науки , астрономию , философию и т . д. Синергетику можно охарактери зовать по-разному , а именно : · синергетик а наука о самоорганизации физических , би ологических и социальных систем ; наука о коллективном , когерентном поведении систем различной природы ; · синергетик а термодинамика открытых систем вдали от равновесия ; · синергетик а наука о неустойчивы х состояниях , предшествующих катастрофе , и их дальнейшем развитии (теория катастроф ); · синергетик а наука об универсальных законах эволюци и в природе и обществе . В синергетических системах могут воз никать как упорядоченные , так и хаотичес кие процессы . Са моорганизации столь различных систем может быть изучена с единых математических позиций . На наших глазах за короткое время синергетика превращается во всеобщую теорию развития , имеющую весьма широкие мировоззренческие последствия . В частности , синергетика впервые сформулировала универсальные зак оны эволюции , справедливые и для физичес кого (косного , мертвого ) мира , и для б иологического (живого ) и для социума . В общем , иными словами , синергетика - это наука об эволюции и самоорганизации Прир оды в целом. Синер гет ика затрагивает также проблемы познания мира Человеком , при этом последний рассм атривается как одна из частей единой системы , и для него действительны все общие законы эволюции . Человек , таким обр азом , изучает мир не извне , а изнутр и , т . е . его представ л ения о мире являются представлениями части о структуре целого . Именно отсюда воз никают сложности в формировании личностного и общественного сознания. Синергетика позволяет увидеть , как т есно связаны многие отрасли познания , ка к велик и един круг науки . Она дает возможность понять , что кажд ый ученый соприкасается с целым рядом взаимопроникающих научных областей , и , если не всегда доступно познать их , то по крайней мере реально и необходи мо понять их задачи . Поэтому методы синергетики можно рассматривать как своего рода синтез наук. Есть основа ния полагать , что в XXI веке возникнет некая метанаука , объединяющая гуманитарные и естественнонаучные знания , наука о сохр анении цивилизации людей на Планете , нау ка о развитии Человека и сохранении всего живого . Возможн о , синергетика будет одним из камней , положенных в фундамент этой науки. Учитывая обобщенный характер синергетики , как теории самоорганизации систем любой природы , ее можно рекомендо вать к непременному изучению всем студен тами и аспирантами любого высшего учебного заведения , более того , знание ил и хотя бы знакомство с ней важно для каждого культурного современного чело века. Синергетик а как наука. Теория самоорганизации име ет давние истоки . Возможно , первым сформу лированным принципом э той теории явл яется принцип древнекитайской философии «ли» - принцип естественного порядка . Тысячелетнюю историю имеет идея о синергии Бога и человека . Классическая термодинамика XIX в . изучала механическое действие теплоты , причём п редметом её исследов аний были закрыт ые системы , стремящиеся к состоянию равн овесия . Термодинамика ХХ в . изучает откры тые системы в состояниях , далёких от равновесия . Это направление и получило название синергетики (от «синергия» - сотруд ничество , совместное действие ). Синерг етика возникла в 60-70 гг . ХХ в ., но до сих пор её не льзя считать сложившейся наукой. Синергетика— это наука о самоорганизации . Синергетика сформулировала принцип самодвиж ения в неживой природе , создания более сложных систем из более простых . С синергетикой в физику проник эволюц ионный подход , и наука приходит к п ониманию творения как создания нового . С инергетика ввела случайность на макроскопиче ский уровень , подтвердив тем самым вывод ы механики для микроскопического уровня . Синергетика подтвердила вывод т е ории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет обр азование веществ . Она пытается ответить на вопрос , как образовались все те м акросистемы , у которых мы живём. С точки зрения синергетики энергия как бы застывает в виде кристаллов , п ревращаясь из кинетической в потенциальную . Вещество – это застывшая энергия . Энергия – понятие , характеризующее способность производить работу , и не только механическую , но и работу по созиданию новых структур . Энтропия – это форма выражения количества с вязанной энергии , которую имеет веще ство . Энергия – творец , энтропия – мера творчества , она характеризует результат. В XIX в . Ч.Д арвином была создана теория эволюции жив ой природы , которая выявила условия и механизмы возникновения новых видов жизни . Синерг етика делает тоже самое в отношении неживых уровней организации материи – элементарных частиц и т.д. Синергетика отвечает на вопрос , за счёт чего про исходит эволюция в природе . Везде , где создаются новые структуры , необходим прито к энергии и обмен со средо й . Для описания процессов самоорганизации уж е нельзя пользоваться представлениями линейн ой термодинамики необратимых процессов. Синергетический подход не вскрывает внутреннего механизма , не показывает , как связаны между собой макроскопические пара метры пор ядка и характеристики явлен ий на микроуровне. Синергетику часто связывают с им енами Г . Хакена и И . Пригожина , назыв ая их основоположниками синергетики. Хакен да л такое определение синергетике : это спо нтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей или даже из хао са , спонтанный переход от неупорядоченного состояния к упорядоченному за счёт со вместного , синхронного действия многих подсис тем . Для самоорганизующихся систем непременны м атрибутами являются сложное движение , описываемое нелин е йными уравнениями , и пороговый характер возникновения . Хао тичное состояние содержит в себе неопред елённость – вероятность и случайность , которые описываются при помощи понятий и нформации и энтропии . Случайное событие вызывает неустойчивость , а неустойчиво с ть служит толком для возникновения новых конфигураций (мод ). Зародышем самоо рганизации служит вероятность ; упорядоченность возникает через флуктуации , устойчивость – через неустойчивость. Синергетика изучает системы , состоящи е из огромного множества вз аимодейст вующих частиц . Эта наука изучает общие прин ципы , лежащие в основе всех явлен ий самоорганизации . Под синергетикой понимают теорию само организации в сложных , откры тых , неравновесных и нелинейных системах любой природы . Это новая наука , занимающа я с я изучением возникновения , под держания , устойчивости и распада самоорганизу ющихся структур , кооперативных эффектов в них. Основы этой науки были заложены применительно к физической химии профессором Свободного университета в Брюсселе Ильей Романович ем Пригожиным , награжденным за полученн ые им результаты Нобелевской премией . Он назвал эту науку наукой о самоорга низации , или наукой о сложном . Позже немецкий физик Г.Хакен успешно применил те же принципы к исследованию явлений в квантовых генераторах и пре д ложил ныне широко используемое назва ние «синергетика» . Важным понятием теории самоорганиз ации (синергетики ) является критическая размер ность пространства , в котором существует рассматриваемая система . Одна из целей науки — это прогнозирование раз вития событий . Синергетика приближа ется к тому , чтобы понять механизмы самоорганизации сложных нелинейных систем и их балансирования на краю хаоса . Ст роит новое мировидение . Это наука о процессах развития и самоорганизации сложных систем произвольной прир о ды . Её язык и методы во многом опира ются на математику и точное естествознан ие , изучает эволюцию сложных систем. Синергетика - это междисциплинарная исследовательская обл асть , которая имеет дело с системами , состоящих из многих подсистем . Фокусирует сво ё внимание на ситуациях , в которых развиваются новые структуры. Итак , весь процесс эволюции системы – процесс с амоорганизации . Мир всё время меняется . М ы не можем утверждать , что процесс с амоорганизации направлен на достижение состо яния равновесия (под кот орым понимае тся абсолютный хаос ), у нас нет для этого опытных оснований , гораздо больше данных для утверждения обратного - мир непрерывно развивается , и в этом из менении просматривается определённая направленнос ть , отличная от стремления к равновесию . В п р оцессе самоорганизации происходит непрерывное разрушение старых и возникновение новых структур , новых фо рм организации материи , обладающих новыми свойствами . В . А . Копцик , дает такое определение этой науки : "Синергетика представляет собой современную т еорию эволюции больших , сверхсложных , открытых , термодинамических неравновесных , нелинейных дин амических систем , обладающих обратной связью и существующих лишь в условиях пос тоянного обмена веществом , энергией и ин формацией с внешней средой . К таким систе м ам относятся : Вселенная , са моразвивающаяся природа , человеческое общество как ее (жизни ) высшая форма и про дукт создаваемой им самим (человечеством ) материальной и духовной культуры . В этом списке находятся и бесконечно разнообра зные подсистемы названных с истем , характеризующиеся (на своих уровнях ) синерг етическими признаками ". ( Такими как гомеостати чность , иерархичность , нелинейность , незамкнутость (открытость ), неустойчивость , динамическая иер архичность , наблюдательность ). Важнейшим из вариантов синергет ики можно сч итать неравновесную термодинамику . Синергетическим и по существу тео риями являются математ ическая теория бифуркаций , теория хаоса , теория нелинейных колебаний и волн , нели ней ная динамика , теория фазовых переходов и некоторые дру гие. Синергети ка прогрессирует вместе с математическим ап паратом опис ания нелинейных и неустойчивых систем и соответствующими вычислительными методами . Э ти мето ды опираются на использование ко мпьютерного моделиро вания , поэтому синергетика могла возникнуть и развиват ь ся только в эпоху мощной компьютерной техники . Можно сказать , что синергетика на современном этапе ее развития — это совокупность общих идей о прин ципах самоорганизации и вместе с тем сумма общих математи ческих методов для ее описания . На основе общих п о ложений синергетики можно ос мы сливать ход исторического в исторических катаклизмах. В открытых системах можно менять потоки энергии и вещества и тем самым регулировать образование диссипативных структур . При неравновесных процессах , начиная с какого-то кр итического для данной системы значения внешнего потока , из неупорядоченн ых и хаотических состояний за счёт потери их неустойчивости могут возникнуть упорядоченные состояния . Упорядоченность может быть временная , пространственная и прос транственно-временна я. Классическим примером возникновения структуры является конвективная ячейка Бенара . В 1990 г . появила сь статья Х.Бенара с фотографией возникш ей структуры , которая напоминала пчелиные соты . Он наблюдал её в ртути , нал итой в широкий сосуд , подогреваемый сни зу . Слой ртути после того , как градиент температуры достиг некоего крити ческого значения , распадался на одинаковые шестигранные призмы с определённым соотно шением между стороной и высотой . В ц ентральной части такой призмы жидкость п однималась наверх , а по граням – опускалась . По поверхности жидкость растекалась от центра к краям , а в придонном слое – к центру . Начина я с критического значения разницы темпер атур , возникли устойчивые структуры , названные ячейками Бенара . Температурный градиент в данном случае называют инверсн ым , т.к . жидкость у нижней поверхности из-за теплового расширения имеет меньшую плотность , чем вблизи верхней . Из-за силы тяжести и выталкивающей архимедовой силы система оказывается неустойчивой , слои «хотят» поменяться местами . При мен ьш е й разнице температур между поверхностями из-за вязкости движения жидк ости не возникало , тепло распространялось лишь путём теплопроводности. Хакен вы делил коллективные процессы во всех само организующихся системах : коллективно самоорганизую тся молекулы в узл ах кристаллической решётки , коллективно выстраиваются элементар ные магнитные моменты (спины ) в ферромагн етике , коллективно и согласованно самоорганиз уются вихри внутри жидкости , порождая ви димую на макроскопическом уровне структуру . Итак , кооперативность – общая черта процессов самоорганизации. Для самоорганизующихся систе м непременными атрибутами являются сложное движение , описываемое нелинейными уравнениями , и пороговый характер возникновения. Синергетика достаточно полно раскрываетс я понятиями «неравнове сность» , «сложность » , «нелинейность» , «беспорядок» . Неравновесность встречается как в замкнутых , так и в открытых системах : в замкнутых – за счёт начальных условий , в открытых – за счёт потоков энергии и вещества через границы системы из окружа ющей среды. Сложность в природе вк лючает в себя как сложные системы , т ак и их сложное поведение . Сложность может быть физико-химической , биологической , алгоритмической и проявляться на различны х условиях организации природы – космич еском , планетарном , молекулярном и т.п. Большое значение в наст оящее время приобрело исследование хаоса и беспорядка . Беспорядок – это не только хаос , но также и нарушенный порядок . Имеются различные типы порядка (ячеистый , топологический , континуальный ) и многочисленные конкретные модели б еспоря дка в рамках этих типов . Среди после дних можно отметить беспорядок замещения , магнитный беспорядок , «ледовый» беспорядок , а так же более общие модели бесп орядков , нарушающие соответственно модели бли жнего и дальнего беспорядков. Синергети ческая концепция самоорганизации. О соотношении синер гетики и самоорганизации следует вполне определенно сказать , что содержание , на к оторое они распространяются , и заложенные в них идеи неотрывны друг от дру га . Они , однако , имеют и раз личия . Поэтому синергетику как концепцию само организации следует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий на обл асти их пересечения. 1. Объектами исследования являются открытые системы в неравновесном состоянии , характеризуемые инт енсивным обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением . Конкретная система п огружена в среду , которая является также ее субстратом. 2. Среда — совокупность составляющих ее объектов , находящихся в динамике . Среда объектов может быть реализова на в физической , биологической и другой среде более низкого уровня , характеризу емой как газоподобная , однородная или сп лошная . 3. Различаются процессы организации и самоорганизации . Общим признаком для ни х является возрастание порядка всл ед ствие протекания процессов , противоположных у становлению термодинамического равновесия независ имо взаимодействующих элементов среды . (Органи зация , в отличие от самоорганизации , може т характеризоваться , например , образованием од нородных стабильных статич е ских структур .) 4. Результатом самоорганизации становится возникновение , взаимодействие , также взаимосоде йствие , регенерация динамических объектов (под систем ) более сложных , чем элементы (объек ты ) среды , из которых они возникают . Система и ее составляющ ие являются существенно динамическими образованиями. 5. Направленность процессов самоорганизации обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем ) в их индивидуальном и к оллективном проявлении , а также воздействиями со стороны среды , в которую ''п огружена '' система. 6. Поведение элементов (подсистем ) и системы в целом , существенным образом характеризуется спонтанностью — акты пов едения не являются строго детерминированными. 7. Процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими проц ес сами , в частности противоположной направленно сти , и могут в отдельные фазы сущест вования системы как преобладать над посл едними (прогресс ), так и уступать им ( регресс ). При этом система в целом м ожет иметь устойчивую тенденцию или прет ерпевать колебания к эволюции ли бо деградации и распаду . Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры , возникш ей ранее в результате процесса организац ии . Приведенное развернутое определение являе тся если и не вполне совершенным , то все– таки необходимым шагом на пути конкретизации содержания , которое относится к синергетике , и выработки кри териев для создания моделирующей самоорганиз ующейся среды . Синергетика сформулировала принцип са модвижения в неживой природе , создания б олее с ложных систем из боле про стых . Она пытается ответить на вопрос , как образовались все те макросистемы , в которых мы живём. Синергетика отвечает на вопрос , за счёт чего происходит эволюции в природе . Синергетика открывает для точного , количественного , матема тического исследования такие стороны мира , как его нестабильность , многообразие путей измене ния и развития , раскрывает условия сущес твования и устойчивого развития сложных структур , позволяет моделировать катастрофические ситуации и т.д. Основной вопро с синергетики – существуют ли общие закономерности , у правляющие возникновением самоорганизующихся сист ем , их структур и функций. Характеристика самоорганизующи хся систем. Итак , предметом синергетики являются сложные самоорганизующиеся системы . Осно вными свойствами являются – открытость нелинейность , диссипативность . Теория самоорганизации име ет дело с открытыми , нелинейными диссипа тивными системами , далёкими от равновесия. Открытость . Открытыми называют системы , которые поддер живаются в опред елённом состоянии за счёт непрерывного потока извне вещества , энергии или информации . Приток таких веществ является необходимым условием сущ ествования неравновесных состояний . Открытые системы – это системы необратимые ; в них важным оказывается фактор вре м ени . Так же важную роль могут играть случайные факторы , флуктуационные процессы . Иногда флуктуация может стать настолько сильной , что существование орган изации разрушается. Нелинейность . Процессы , происходящие в нелинейных системах , часто носят порого в ый характер – при плавном изм енении внешних условий поведение системы изменяется скачком . Нелинейные системы , явл яясь неравновесными и открытыми , сами со здают и поддерживают неоднородности в ср еде. Диссипативность . Открытые неравновесные системы , актив но взаимодействующие с внешней средой , могут приобретать особо е состояние – диссипативность , которую можно определить , как качественно своеобразно е макроскопическое проявление процессов , прот екающих на микроуровне . Благодаря диссипативн ости в неравновесны х системах могут спонтанно возникать новые типы стр уктур , совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации , в озникать новые динамические состояния матери и . Для поддержания такой структуры требу ется больше энергии , чем для поддержания боле е простых структур , на смену которым они приходят . Такие стр уктуры существуют лишь потому , что систе ма диссипирует (рассеивает ) энергию и , сле довательно , производит энтропию . Из энергии возникает порядок с увеличением общей энтропии . Таким образом , энтропи я – не просто безостановочное соск альзывание системы к состоянию , лишённому какой бы то ни было организации , а при определённых условиях она становит ся прародительницей порядка. В процессе самоорганизации возникает множество новых свойств и состояний . Для того , чтобы в системах шла самоорганизация , должны вы полнятся следующие необходимые условия и осуществляться этапы развития : 1. Система должна быть открытой и находиться достаточно далеко от состоян ия , соответствующего термодинамическому равновесию. 2. Нео бходимо , чтобы порядок во зникал благодаря флуктуациям , которые сначала осуществляют , а затем усиливают его. 3. Следующим важнейшим условием является наличие полож ительной обратной связи , которому также может соответствовать одноимённый принцип : из менения , появляющиеся в системе , не устраняются , а напротив , накапливаются и усиливаются , что и приводит к возникн овению нового порядка и структуры. 4. Необходимым условием след ует признать и достижение системой некот орых критических размеров , что обеспечивает дост аточно густую сеть (структуру ) взаимодействий элементов системы . Если сис тема меньше некоторого критического размера , то кооперативного поведения элементов системы не возникает. Имеются и другие условия , но пер ечисленные четыре характеризуют наиболее важ ны е грани процесса самоорганизации. Идеи и законы синергетики. Процессы самоорганизации следуют определённым правилам , законам . К числу таких законов отн осятся , прежде всего , законы сохранения и 2-е начало термодинамики (да и другие законы тоже ). Таким образом , сре ди мыслимо допустимых процессов в неживо й природе существуют (наблюдаемы , или дос тупны наблюдению ) лишь определённые классы движений , подчиняющиеся определённым правилам . Подобные же правила существуют в п рироде и о б ществе . Вот эти правила и называют принципами отбора . Иными словами , принципы отбора - это те же самые законы физики , химии , биол огии , законы общественного развития , которые из мыслимо допустимых движений "отбираю т " те , которые мы и наблюдаем . Законы синергетики обеспечивают гармоничность и согласованность существования мира косного и мира живого . 1. Всякая целостность существующая в настоящем , содержи т в себе прошлое и элементы будущег о ; 2. Любая целостность представлена в виде пространства ( физического , газового , информационного и пр .), существует во времени , имеет свой способ локализации , консервации. 3. Любая целостность состоит из эл ементов , знаков , которые через свои призн аки , значения связаны между собой и с другими целостностями , со храняя св ое качество или смысл. 4. Любая целостность может быть до стигнута в бессознательном и сознательном понимании через выделение дискретных факт ов , знаний , связанных между собой через различные формы взаимодействия , ассоциации , которые реализуются через умения и закрепляются в устойчивых связях и навыках. 5. Целостность памяти любого живого существа образуется взаимодействием трех видов памяти : знаковой , зрительной памятью , ассоциативной и смысловой или инстинктивн ой памятью. Возможность изменения , развития и существования жизни обеспечивается законами флуктуации ( переходить в «свое иное» состояние Ф . Гегель ), Впервые эти законы обнаружил Сократ . С помощью « майевтики » он помогал торговцам п равильно продавать свой товар , покупателю выбрать необходимое , как делать день ги на чужие деньги и достигать успе хов в учебе , гимнастике и политике . Общий смысл комплекса синергетически х идей заключается в следующем : 1. Процессы разрушения и созидания , деградации и эволюции во Вселенной имеют об ъективный характер. 2. Процессы созидания (нарастания сложнос ти и упор я д оченности ) имеют единый алгоритм , независимо от природы систем , в которых они осуществляются. Главная идея синергетики – это идея о принципиальной возможности спонтан ного возникновения порядка и организац ии из беспорядка и хаоса в результа те процесса самоорганизации . Решающим факторо м самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды . При этом система начинает са моорганизовываться и противостоит те н денции её разрушения средой . Становл ение самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и н еобходимых факторов системы и её среды . Синергетика убедительно доказывает , то даже в неорганической природе существуют классы систем , с п особных к самоорганизации. Система самоорганизуется не гладко и просто , не неизбежно . Самоорганизация переживает и переломные моменты – то чки бифуркации. В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно , в каком напра влении будет прои сходить дальнейшее развитие : станет ли состояние системы ха отическим или она перейдёт на новый , более высокий уровень упорядоченности и организации. Переход от Хаоса к Порядку вполне поддаётся математическому моделированию . И более того , в природе сущ е ствует не так уж много универсальных моделей такого перехода . Качественные пере ходы в самых различных сферах деятельнос ти подчиняются подчас одному и тому же математическому сценарию. В различных открытых системах : физич еской , химической , биологической , э кологиче ской и другой природы , находящихся вдали от термодинамического равновесия , за сч ёт притока вещества и энергии из вн ешней среды создаётся неравновесность . Именно благодаря этому процессу и происходит взаимодействие элементов и подсистем , п риводящее к их согласованному по ведению , что в результате приводит к образованию новых устойчивых структур , то есть к самоорганизации. Такое организованное поведение обусла вливается внешними воздействиями или результ атом развития собственной неустойчивости в сис теме. Рассмотрим на примере путь эволю ции системы от исходного состояния через хаос к состоянию новой организации . В открытой нелинейной системе не сущ ествует ограничений , то есть вещество , и энергия из окружающей среды могут поступать в неё произвольн о , что в свою очередь может привести к тому , что система может выйти из сос тояния равновесия и стать неравновесной . По мере того , как будет увеличиваться приток вещества и энергии система с ускорением всё дальше уходит от со стояния равновесия , становясь в с ё более неравновесной и нерегулируемой . Состояние такой системы всё более расшат ывается до полного её разрушения , до того , как процесс станет хаотичным . Эт о так называемый первый процесс эволюции системы , приведший от порядка к хао су . Дальнейшее развитие н еравновесн ого процесса имеет не один путь дви жения , таких путей множество . Траекторию развитияя процесса предугадать невозможно , эт о всегда случайный процесс . Как только выбран путь развития процесса , он нач инает подчиняться необходимости . На данном этапе необходимость предопределяет , каким финалом завершится нелинейный проце сс . Это так называемое начало второй части эволюции нелинейного процесса . На данной стадии развития , мы можем убед иться , что в отличие от первого этап а , при поступлении в систему свеже й энергии в хаотичном порядке начнёт зарождаться новая организация . К огда величина этой энергии достигает кри тического значения , то система внезапно переходит из состояния хаоса в новое устойчивое состояние . Синергетика убедительно показывает , ч то даже в неорганической природе с уществуют классы систем , способных к сам оорганизации . История развития природы – это история образования всё более и более сложных нелинейных систем . Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюци ю природы на всех уровнях её орга н изации – от низших и простейших к высшим и сложнейшим (чел овек , общество , культура ). Выводы. Новизна синергетического подхода заключа ется в следующем . Хаос выступает и к ак разрушитель , и как созидатель . Через него может осуществляться конструктивное разв итие . Понятие «хаос» оказалось гораздо более глубоким , чем представлялось ранее. Развитие осуществляется через случайный выбор одного из возможных путей да льнейшей эволюции в точке бифуркации . Сл едовательно , случайность встроена в механизм эволюции , и нево зможно осуществлять жёсткий контроль за развитием систем , которые испытывают бифуркационные разветвления . Варианты развития системы можно предви деть , но , какой именно из них будет выбран , предсказать нельзя. 1.Изолированная система самопроизвольно возвраща ется в равновесное состояние . При большом отклонении от равновесия положение становится неустойчивым , и малые возмущения какого либо параметра способ ны перевести систему в качественно иное состо я ние. 2.Большинство систем являются открытыми , т.е . обменивающ имися энергией или веществом с окружающей средой. 3.Энтропия в изолированных системах может только убывать , в открытых – возникать и переноситься. 4.В стационарных неравновесных состояни ях производится минимальная величина энтропи и , что отражает внутреннюю инерцию и устойчивость систем. 5.Устойчивые состо я ни я не тер я ют у стойчивости при флуктуаци я х параметров. 6.При определённых неравновесных услови я х в систем е за счёт внутренних перестроек могут возникать упор я доченные структуры . Эту особенность системы наз вали самоорганизацией , а сами структуры , возникающие в диссипативных системах при неравновесных необратимых процессах , называютс я диссипативными . 7.Хакен выделил в спонтанном перех оде к организации роль коллективных проц ессов , коллективного действи я многи х подсистем . Отсюда и название складывающейс я концепции – синергетика . У Хакена упор я доченность возникает из неупор я доченности. 8.Образование упор я доченных структур происходит в открытых системах при достижении определё нного порогового значени я в далеком о т равновеси я состо я нии. 9.Примеры самоорганизующихся систем : кон вективная ячейка Бенара , переход к турбу лентности в течении газа или жидкости , химические реакции типа Белоусова-Жаботинского , переход лазера в режим генерации. 10. Переход скачком в новое сос тояние с потерей линейности законов называют первой бифуркацией . С ростом числа непериодических колебаний в системе , чувствительным к изменению начальных у словий , в фазовом пространстве системы п оявляются траектории , прит я гивающие другие . Эти области н азва ны аттракторами . При удвоении пе риодов неустойчивых колебаний происходит пер еход к третьей бифуркации , или к сос то я нию хаоса . В каждой точке бифуркации поведение системы разветвляется , а с третьей начин ается хаотическое состо я ние , скрывающее упорядоченност ь , поэтому такой хаос называют динамическ им , или детерминированным. 11. При и сследовании самоорганизующихся процессов перспективно использовать подходы по аналогии с фа зовыми переходами и распространением волн.Син ергетический подход может быть научным , фил ософским , религиозным , поэтическим . Он предполагает совместное рассмотрение действ ия и его результата . Предмет исследования расширяется , объединяясь с его генезисом , конечным результатом и механизмом получения этого результата. Синергетика активно проникла в мир компьютеров , где возникло пон я тие « синергетические компьютеры » , ориентированные на активацию элеме нтов . Более того , по я вилось представление о синергетиче ской информации , т.е . информации , относящейся к па раметрам порядка и отражающей коллективные сво йства системы . Синергетика становит с я эффективным методом исследовани я самоорганизации земных оболочек . Например , на наших глазах происходит становление Интернета , осуществляющееся посредством самоорганизаци и. Таким образом , синергетический подход позволяе т моделировать практически лю бые сложные системы , встречающиеся в природе . К числу таких систем могут быть отнесены живые организмы , экологические систе мы и окружающа я их среда , нейтронные сети , сложные экономические и социальные системы , стратегии обучени я . Синергетический подход позвол я ет моделировать разв итие науки , коммуникационных сетей , глобальные проблемы современной цивилизации , развитие человечества , демографические кризисы и многое другое. Некоторые авторы (Е.Н . Кн я зева , С.П . Курдюмов ) называют си нергетику философией надеж ды , поскольку она может лечь в основ у проектировани я дальнейшего развити я человечества . Кроме того , обеспечивается новая методология понимани я путей эволюции социальных систем , причин эвол юционных кризисов , угрозы катастроф , надёж ности прогнозов и принципиальных пре делов предсказуемости в экологии , экономике , социологии , геополитике. Список использованной литературы : 1. Горелов А.А . Концепции современного естествознания : Учебное пособие для вузов . М ., 2004 2. Данилова В.С ., Кожевни ков Н.Н . Основные концепции современного естествозна ния : Учебн . пособие для вузов . М ., 2000 3. Дубнищева Т.Я . Концепции современного естествознани я . М ., 2005 4. Концепции современного естествознания : Учеб . пос обие . М ., 1999 5. Мотылёва Л . Концепции совреме нного естествознания . СПб ., 2000г. 6. Найдёныш В.М . Концепции современного естествознания : Учебное пособие . М ., 2003
© Рефератбанк, 2002 - 2017