Синергетика как новая парадигма науки
Под научной парадигмой (от греч. paradеigma - пример, образец) понимают, вообще говоря, некоторую исходную концептуальную схему, модель постановки и решения проблем, методов исследования, господствующих в течение определенного исторического периода в научном сообществе. В основе ее лежат наиболее общие предположения о природе явлений и возможных способах их познания, полученные путем группирования наблюдений подобных явлений. Такой парадигмой современности является синергетика [3].
При этом синергетика рассматривается как одна из фундаментальных концепций, составляющих ядро современной научной картины мира [4]. В самом кратком определении синергетика представляет собой теорию самоорганизации систем различной природы [5].
Возникновение синергетики как самостоятельного направления научных исследований датируется 1969 годом. Именно тогда немецкий физик Герман Хакен стал использовать термин "синергетика" в своем курсе по теории лазерного излучения, который он читал в университете города Штутгарт. Новый термин был образован им от греческого выражения Vun-ergia, что означает сотрудничество, согласованное действие, соучастие.
Закономерности, которые Хакен открыл в физике микромира, удивительно напоминают функционирование и развитие сложных экономических систем. Но прежде предоставим слово Хакену.
"В лазере большое число атомов погружены в активную среду, например, в такой кристалл, как рубин. После накачки извне атомы возбуждаются и могут испускать отдельные цуги световых волн. Таким образом, каждый атом испускает сигнал, то есть создает информацию, переносимую световым полем. В полости лазера испущенные цуги волн могут столкнуться с другим возбужденным атомом, что приведет к усилению испускаемой им волны . Так как отдельные атомы могут испускать световые волны независимо друг от друга и так как эти волны могут затем усиливаться другими возбужденными атомами, возникает суперпозиция некоррелированных, хотя и усиленных цугов волн, и мы наблюдаем совершенно нерегулярную картину.
Но когда амплитуда сигнала становится достаточно большой, начинается совершенно новый процесс. Атомы начинают когерентно осциллировать, и само поле становится когерентным, то есть оно не состоит более из отдельных некоррелированных цугов волн, а превращается в одну практически бесконечно длинную синусоиду.
Перед нами типичный пример самоорганизации: временная структура когерентной волны возникает без вмешательства извне. На смену хаосу приходит порядок. Подробная математическая теория показывает, что возникающая когерентная световая волна служит своего рода параметром порядка, вынуждающим атомы осциллировать когерентно, или, иначе говоря, подчиняет себе атомы" [6].
В приведенном отрывке прежде всего обращает на себя внимание понятие - самоорганизация. Именно оно является ключевым для понимания сущности синергетики. Синергетику и определяют как науку о самоорганизации или, более развернуто, о самопроизвольном возникновении и самоподдержании упорядоченных временных и пространственных структур в открытых нелинейных системах различной природы [7].
В описании процесса образования когерентной световой волны Хакен использует целый ряд других основополагающих понятий синергетики. "Накачка энергии" означает, что рассматриваемая система является открытой, то есть, имеет интенсивный приток энергии извне, а также оттоки энергии. Возникающая временная или пространственная структура формируется в активной среде и представляет собой выявление одного из потенциально присущих ей дискретных состояний. Система реагирует нелинейно, то есть переход от неорганизованного поведения атомов к слиянию их излучения в когерентную световую волну происходит не плавным путем, в линейной пропорции к увеличению энергии, а скачкообразно - в момент, когда приток энергии превысит определенный барьер. Разрозненное и неупорядоченное поведение отдельных атомов соответствует хаотическому состоянию системы, макроскопическому хаосу, из которого путем фазового перехода рождается порядок. Для всякой системы можно определить параметры порядка, позволяющие описать ее сложное поведение достаточно простым образом, а также выбрать определенные контролирующие параметры, при изменении которых существенно меняется макроскопическое поведение системы. Параметры порядка подчиняют поведение отдельных элементов системы - в этом выражается введенный Хакеном принцип подчинения.
Немного больше о технологиях >>>
Оборудование и технология эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии
Двадцать первый век - век атома, покорения космоса,
радиоэлектроники и ультразвука. Наука об ультразвуке сравнительно молодая.
Первые лабораторные работы по исследованию ультразвука были проведены великим
русским ученым-физиком П. Н. Лебедевым в конце XIX, а затем
ультразвуком ...
Почему “организм” этики отторгает эмбриональные стволовые клетки
В первые годы начавшегося века в центре
внимания научной, медицинской и просто широкой общественности, безусловно,
находится все, что связанно с возможностями лечения стволовыми клетками (СК).
Во многих публикациях помимо раскрытия
медицинских аспектов новых технологий, котор ...
