НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Реферат: Самоорганизация и саморазвитие

Реферат: Самоорганизация и саморазвитие

Содержание

Введение.......................................................................3

Самоорганизация и саморазвитие.................................................6

Литература....................................................................12

Введение

Появление теории самоорганизации в современном естествознании инициировано,

видимо, подготовкой глобального эволюционного синтеза всех естественнонаучных

дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство,

как разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживой

природе. В классической науке XIX в. господствовало убеждение, что материи

изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление

к исходному равновесию (в энергетическом смысле это и означало

неупорядоченность или хаос). Такой взгляд на вещи сформировался под

воздействием равновесной термодинамики.

Эта наука занимается изучением процессов взаимопревращения различных видов

энергии. Ею установлено, что взаимное превращение тепла и работы

неравнозначно. Работа может полностью превратиться в тепло трением или

другими способами, а вот тепло полностью превратить в работу принципиально

невозможно. Это означает, что во взаимопереходах одних видов энергии в другие

существует выделенная самой природой направленность. Знаменитое второе начало

(закон) термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит

так: "Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более

горячему".

Закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики), в

принципе, не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергии

сохранялось в прежнем объеме. Но в реальности это никогда не происходит.

Данную односторонность, однонаправленность перераспределения энергии в

замкнутых системах и подчеркивает второе начало термодинамики.

Для отражения этого процесса в термодинамику было введено новое понятие —

"энтропия". Под энтропией стали понижать меру беспорядка системы. Более

точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид: при

самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия

всегда возрастает.

Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из

некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система

стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц.

Это и есть наиболее простое состояние системы, или термодинамическое

равновесие, при котором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия

означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно хаосу.

Общий вывод достаточно печален: необратимая направленность процессов

преобразования энергии в изолированных системах рано или поздно приведет к

превращению всех ее видов в тепловую энергию, которая рассеется, т.е. в

среднем равномерно распределится между всеми элементами системы, что и будет

означать термодинамическое равновесие или хаос. Если Вселенная замкнута, то

ее ждет именно такая незавидная участь. Из хаоса, как утверждали древние

греки, она родилась, в хаос же, по предположению классической термодинамики,

и возвратится.

Возникает, правда, любопытный вопрос: если Вселенная эволюционирует только к

хаосу, то как она могла возникнуть и сорганизоваться до нынешнего

упорядоченного состояния. Но этим вопросом классическая термодинамика не

задавалась, ибо формировалась в эпоху, когда нестационарный характер

Вселенной не обсуждался. В это время единственным немым укором термодинамике

служила дарвиновская теория эволюции. Ведь предполагаемый ею процесс развития

растительного и животного мира характеризовался его непрерывным усложнением,

нарастанием высоты организации и порядка. Живая природа почему-то стремилась

прочь от термодинамического равновесия и хаоса. Налицо была явная нестыковка

законов развития неживой и живой природы.

После замены модели стационарной Вселенной на развивающуюся в которой ясно

просматривалось нарастающее усложнение организации материальных объектов — от

элементарных и субэлементарных частиц в первые мгновения после Большого

взрыва до звездных и галактических систем, — несоответствие законов стало еще

более явным. Ведь если принцип возрастания энтропии столь универсален, как же

могли возникнуть такие сложные структуры? Случайным "возмущением" в целом

равновесной Вселенной их не объяснить. Стало ясно, что для сохранения

непротиворечивости общей картины мира необходимо постулировать наличие у

материи в целом не только разрушительной, но и созидательной тенденции.

Материя способна осуществлять работу и против термодинамического равновесия,

самоорганизовываться и самоусложняться.

Самоорганизация и саморазвитие

Постулат о способности материи к саморазвитию в философию был введен

достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных

науках (физике, химии) начали осознавать только сейчас. На этой волне и

возникла теория самоорганизации. Ее разработка началась несколько десятилетий

назад. В настоящее время она развивается по нескольким направлениям:

синергетика (Г. Хакен), неравновесная термодинамика (И.Р. Пригожий) и др.

Общий смысл комплекса синергетических (термин Г. Хакена) идей, которые

развивают эти направления, заключается в следующем: процессы разрушения и

созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны; процессы созидания

(нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм, независимо от

природы систем, в которых они осуществляются. Таким образом, синергетика

претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого

осуществляется самоорганизация как в живой, так и неживой природе. Под

самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой

неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к

более сложным и упорядоченным. Отсюда следует, что объектом синергетики могут

быть отнюдь не любые системы, а только те, которые отвечают как минимум двум

условиям. Прежде всего, они должны быть:

· открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой; и

· существенно неравновесными, или находиться в состоянии, далеком от

термодинамического равновесия.

Но именно такими являются большинство известных нам систем. Изолированные

системы классической термодинамики — это определенная идеализация, в

реальности они — исключение, а не правило. Сложнее обстоит дело со Вселенной

в целом. Если считать Вселенную открытой системой, то что может служить ее

внешней средой? Современная физика полагает, что для вещественной Вселенной

такой средой является вакуум.

Итак, синергетика утверждает, что развитие открытых и сильно неравновесных

систем протекает путем нарастающей сложности и упорядоченности. В цикле

развития такой системы наблюдаются две фазы:

1) период плавного эволюционного развития, с хорошо предсказуемыми линейными

изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому

критическому состоянию;

2) выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое

устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

Важная особенность второй фазы заключается в том, что переход системы в новое

устойчивое состояние неоднозначен. Достигшая критических параметров (точка

бифуркации) система из состояния сильной неустойчивости как бы "сваливается"

в одно из многих возможных, новых для нее устойчивых состояний. В этой точке

эволюционный путь системы, можно сказать, разветвляется, и какая именно ветвь

развития будет выбрана — решает случай! Но после того как "выбор сделан" и

система перешла в качественно новое устойчивое состояние — назад возврата

нет. Этот процесс необратим. А отсюда следует, что «развитие таких систем

имеет принципиально непредсказуемый характер. Можно просчитать варианты

возможных путей эволюции системы, но какой именно будет выбран — однозначно

спрогнозировать нельзя.

Самый популярный и наглядный пример образования структур нарастающей

сложности — хорошо изученное в гидродинамике явление, названное ячейками

Бенара. При подогреве жидкости, находящейся в сосуде круглой или

прямоугольной формы, между нижним и верхним ее слоями возникает некоторая

разность (градиент) температур. Если градиент мал, то перенос тепла

происходит на микроскопическом уровне и никакого макроскопического движения

не происходит. Однако при достижении градиентом некоторого критического

значения в жидкости внезапно (скачком) возникает макроскопическое движение,

образующее четко выраженные структуры в виде цилиндрических ячеек. Сверху

такая макроупорядоченность выглядит как устойчивая ячеистая, структура,

похожая на пчелиные соты.

Это хорошо знакомое всем явление с позиций статистической механики

невероятно. Ведь оно свидетельствует, что в момент образования ячеек Бенара

миллиарды молекул жидкости, как по команде, начинают вести себя

скоординированно, согласованно, хотя до этого пребывали в хаотическом

движении. Создается впечатление, будто каждая молекула "знает", что делают

все остальные, и желает двигаться, в общем строю. (Слово "синергетика",

кстати, как раз и означает "совместное действие"). Классические

статистические законы здесь явно не работают, это явление иного порядка. Ведь

если бы, даже случайно, такая "правильная" и устойчиво "кооперативная"

структура образовалась, что почти невероятно, она тут же бы и распалась. Но

она не распадается. При соответствующих условиях (приток энергии извне), а,

наоборот, устойчиво сохраняется. Значит, возникновение структур нарастающей

сложности — не случайность, а закономерность.

Поиск аналогичных процессов самоорганизации в других классах открытых

неравновёсных систем вроде бы обещает быть успешным: механизм действия

лазера; рост кристаллов; химические часы (реакция Белоусова—Жаботинского);

формирование живого организма; динамика популяций; рыночная экономика,

наконец, в которой хаотичные действия миллионов свободных индивидов приводят

к образованию устойчивых и сложных макроструктур. Все это примеры

самоорганизации систем самой разной природы.

Синергетическая интерпретация такого рода явлений открывает новые возможности

и направления их изучения. В обобщенном виде новизну синергетического подхода

можно выразить следующими позициями.

· Хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен; развитие

осуществляется через неустойчивость (хаотичность).

· Линейный характер эволюции сложных систем, к которому привыкла

классическая наука, не правило, а, скорее, исключение; развитие большинства

таких систем носит нелинейный характер. А это значит, что для сложных систем

всегда существует несколько возможных путей эволюции.

· Развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких

разрешенный возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации.

Следовательно, случайность — не досадное недоразумение; она встроена в

механизм эволюции. А нынешний путь эволюции системы, возможно, не лучше, чем

те, которые были отвергнуты случайным выбором.

Литература

1. Алексеев П.В. Панин А.В. Философия: учебник для вузов. –М: ТЕИС, 1996 .

2. Гусев М.В. От антропоцентризма к биоцентризму//Вестник МГУ, серия 7:

Философия. - 1994.- №6.

3. Концепция самоорганизации: становление нового образа научного мышления. -

М.: Наука, 1994 .

4. Моисеевых. Человек и ноосфера. -М: Прогресс, 1990 .

5. Рузавин Г.И. Концепция современного естествознания. Учебник для вузов. -

М. Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997 .

6. Самоогранизация в науке: опыт философского осмысления, -М: Арго. ИФ РАН,

1994 .

7. Степин В.С. Философская антропология и философские науки. -М.: Высшая

школа, 1992 .

8. Седов Е.Х. Эволюция и информация. -М., 1972.