Саморазвивающиеся синергетические системы и новые стратегии научного поиска. Нелинейный характер современной динамики науки

Синерге­тика (в пер. с древнегреч. — содействие, соучастие) — теории самоорганизации, сделавшей своим предметом выявление наи­более общих закономерностей спонтанного структурогенеза.

В 1973 г. немецкий ученый Г. Хакен обратил внимание, что во многих дисциплинах, от астрофизики до социологии, часто наблюдается, как кооперация отдельных частей системы приводит к макроскопическим структурам или функциям. Синергетика в ее нынешнем состоянии фокусирует внимание на таких ситуациях, в которых структуры или функции систем переживают драматические изменения на уровне макромасштабов. В частности, синергетику особо интересует вопрос о том, как именно подсистемы или части производят изменения, всецело обусловленные процессами самоорганизации. Парадоксальным казалось то, что при переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все эти системы ведут себя схожим образом.

Саморазвивающиеся системы находят внутренние (имманент­ные) формы адаптации к окружающей среде. Неравновесные условия вызывают эффект корпоративного поведения элементов, которые в равновесных условиях вели себя независимо и авто­номно. В ситуациях отсутствия равновесия когерентность, т.е. согласованность элементов системы, в значительной мере воз­растает. Определенное количество или ансамбль молекул демон­стрирует когерентное поведение, которое оценивается как слож­ное.

Синергетические системы на уровне абиотического существо­вания (неорганической, косной материи) образуют упорядоченные пространственные структуры; на уровне одноклеточных организ­мов взаимодействуют посредством сигналов; на уровне много­клеточных осуществляется многообразное коопери­рование в процессе их функционирования. Идентификация био­логической системы опирается на наличие кооперативных зависимостей. Работа головного мозга оценивается как «шедевр кооперирования клеток».

Новые стратегии научного поиска в связи с необходимостью освоения самоорганизующихся синергетических систем опира­ются на конструктивное приращение знаний в теории направленного беспорядка, которая связана с изучени­ем специфики и типов взаимосвязи процессов структурирования и хаоса. Попытки осмысления понятий «порядок» и «хаос» ос­нованы на классификации хаоса, который может быть простым, сложным, детерминированным, узкополосным, крупномасштабным, динамичным и т.д. Самый простой вид ха­оса - «маломерный» - встречается в науке и технике и поддает­ся описанию с помощью детерминированных систем; отли­чается сложным временным, но весьма простым пространствен­ным поведением. «Многомерный» хаос сопровождает нерегулярное поведение нелинейных сред. В турбулентном режиме сложны­ми, не поддающимися координации, будут и временные, и про­странственные параметры. «Детерминированный» хаос подразу­мевает поведение нелинейных систем, которое описывается урав­нениями без стохастических источников, с регулярными начальными и граничными условиями.

Новая стратегия научного поиска предполагает учет принци­пиальной неоднозначности поведения систем и составляющих их элементов, возможность перескока с одной траектории на дру­гую и утраты системной памяти, когда система, забыв свои про­шлые состояния, действует спонтанно и непредсказуемо. В кри­тических точках направленных изменений возможен эффект ответвлений, допускающий в перспективе функционирования таких систем многочисленные комбинации их эволюциониро­вания.

Новые стратегии научного поиска указывают на принципи­альную гипотетичность знания. Так, в одной из возможных интерпретаций постнеклассической картины мира обосновыва­ется такое состояние универсума, когда, несмотря на непред­сказуемость флуктуации (случайных возмущений и изменений начальных условий), набор возможных траекторий (путей эво­люционирования системы) определен и ограничен. Случайные флуктуации и точки бифуркаций труднопредсказуемым образом меняют траекторию системы, однако сами траектории тяготеют к определенным типам-аттракторам и вследствие этого приво­дят систему, нестабильную относительно мельчайших измене­ний начальных условий, в новое стабильное состояние.

Для современной синергетики характерно различение двух эво­люционных ветвей развития: организмической и неорганической. Мир живого подтверждает уникальную способность производ­ства упорядоченных форм, как бы следуя принципу «порядок из порядка». Стремлением косной материи является приближение к хаосу, увеличение энтропии с последующим структурогенезом. Основу точных физических законов составляет атомная неупо­рядоченность. Главной эволюционной особенностью живого является минимальный рост энтропии. Из теоремы о миниму­ме производства энтропии следует, что когда условия мешают системе перейти в состояние равновесия, она переходит в состо­яние энтропии, которое настолько близко к равновесию, насколь­ко это позволяют обстоятельства.