Раздел 4. Эволюционно-синергетическая парадигма

Тема 4.1. СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА. МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОСТЬ И СИНЕРГЕТИКА, 2 часа

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.

Проблемы самоорганизации природы и синергетический подход. Универсальный эволюционизм. Формирование идеи самоорганизации. Понятия хаоса и логоса (порядка). Хаос и космос. Концепция самоорганизации в работе А. Смита «Исследование о природе и причинах богатства народов». Модель стационарной Вселенной. Модель развивающейся Вселенной. Понятие самоорганизации. Самоорганизация как фундаментальный принцип природы. Простота и сложность в природе. Работа Э. Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физика». Самоорганизация как основа эволюции. Автопоэтические системы и самоорганизация в диссипативных структурах. Самоорганизация как источник эволюции систем. Самоорганизация в развитии социальных систем. Основные теории самоорганизации: синергетика (Г. Хакен), термодинамика неравновесных процессов (И. Пригожин), теория катастроф (Р. Том).

Основные термины: глобальный эволюционизм, синергетическая парадигма, синергетический подход в познании, самоорганизация, саморегулирование, хаос, порядок, параметр порядка, нелинейность, система,

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается междисциплинарность современной науки? Каковы междисциплинарные течения современности?

2. В чем заключается проблема самоорганизации материи?

3. Какую роль в формировании идеи самоорганизации материи сыграли понятия хаоса и порядка?

4. Что такое модель стационарной Вселенной?

5. Что такое модель развивающейся Вселенной?

6. Раскройте сущность научного понятия самоорганизации материи.

7. Как соотносятся простота и сложность в природе?

8. Как понимал место жизни в природе Э. Шредингер? Как это связано с моделью стационарной Вселенной?

9. Каковы основные теории самоорганизации материи?

Тема 4.2. ПРИНЦИПЫ СИНЕРГЕТИКИ. НЕРАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. ТЕОРИЯ КАТАСТРОФ, 2 часа

Предмет синергетики. Синергетика как наука о самоорганизации простых систем, о превращении хаоса в порядок. Объекты синергетики и их свойства (открытость, существенная неравновесность, выход из критического состояния скачком). Необходимые условия самоорганизации. Нелинейные процессы. Понятие скачка. Синергетика, квантовая электроника и радиофизика. Лазеры. Лазерная накачка. Самоорганизующиеся системы и вмешательство извне. Системы и подсистемы. Флуктуации и бифуркации.

Принципы синергетики. Креативная эволюционная триада и системный подход. Две концепции времени у Аристотеля. Четыре эволюционные фазы "бытия" и "становления".

Принципы "бытия". Гомеостатичность и 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. Нелинейность: нарушение принципа суперпозиции; принцип целостности; непропорциональность отклика; достижимость границ. Незамкнутость: неприменимость второго начала термодинамики; антиэнтропийные механизмы и возможность самоорганизации; образование аттракторов или режимов с обострением. Неустойчивость: необходимое качество границы; сепаратрисы; неизбежность альтернатив, выбора, бифуркации. Природные и социальные приложения. Динамическая иерархичность (эмерджентность). 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.

Неравновесная термодинамика. Неравновесие как причина порядка. Равновесные и неравновесные системы. Неравновесная термодинамика и самоорганизация. Понятие открытости системы. Диссипативные системы. Устойчивость и неустойчивость системы. Акт самоорганизации системы. Коллективные флуктуации и статистические законы. Однородная и структурная Вселенная. Точка бифуркации. Проблема необратимости времени. «Стрела времени» и самоорганизация.

Теория катастроф. Понятие 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: пороговость, бимодальность, неустойчивость по начальным данным (дивергентность), гистерезис, сенситивность (нелинейный отклик системы). Природные и социальные приложения. Флаги-предвестники: увеличение шумовых флуктуаций, замедление характерных ритмов системы (затишье перед бурей). Природные и социальные приложения.

Наследственность, изменчивость, отбор в естествознании. Роль флуктуации. 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: реальные газы, ферромагнетик, творческая личность, волнения в тюрьмах. Принцип максимального промедления и принцип Максвелла. Природные и социальные приложения.

Основные термины: активность, алгоритм реальности, амплитуда, аттрактор, бифуркация, точка бифуркации, бифуркационное дерево, волны, гомеостаз, деструкция, детерминированный хаос, дисперсия, диссипативные структуры, диссипация, иерархия, когерентность, когерентные структуры, лабильность, лазер, ламинарное течение, неравновесные процессы, предиктор, принцип Ле Шателье, принцип Пригожина, равновесие, состояние, системный подход, спонтанный, спорадический, стохастический, реакция Белоусова-Жаботинского, самодвижение, самоорганизация, синергетика, синергетическая информация, синергетическая среда, синергетический подход, синергия, макросистема, динамическая система, открытая система, закрытая система, нелинейная система, сложная система, предельные циклы, резонанс, релаксация, стохастический процесс, странный аттрактор, структура, спонтанное нарушение симметрии, катастрофа, теория катастроф, неравновесная термодинамика, турбулентное течение, фаза, флуктуация, эффект бабочки (эффект Лоренца), элиминация, эмерджентность, энергия связи.

Контрольные вопросы:

1. Что такое синергетика? Что буквально означает это слово?

2. Каковы объекты синергетики и их свойства?

3. Что такое нелинейные процессы?

4. Что такое синергетические понятия скачка, флуктуации, бифуркации?

5. Перечислите основные принципы синергетики.

6. Что такое «принципы бытия» в теории синергетики?

7. Что такое «принципы становления» в теории синергетики?

8. Что такое аттрактор?

9. В чем суть теории неравновесной термодинамики?

10. Что такое равновесные и неравновесные системы?

11. Что такое открытость системы?

12. Что такое диссипативные системы?

13. Что такое точка бифуркации?

14. Как решалась И. Пригожиным проблема необратимости времени?

15. Что такое теория катастроф? Как понимается в ней сам термин катастрофа?

16. Кто из ученых является самыми яркими представителями этой теории?

17. Что такое флаги катастроф? Каковы их разновидности?

18. Что такое бифуркационное дерево?

19. Что такое элементарные катастрофы? Приведите их примеры.

20. Какова классификация элементарных катастроф?