78987

Синергетика как современная общенаучная парадигма, её основные положения, роль и функции в междисциплинарном взаимодействии наук

Доклад

Логика и философия

Неустойчивость означает несохранение близости состояний системы в процессе ее эволюции. Открытость означает признание обмена системы веществом энергией информацией с окружающей средой и следовательно признание системы как состоящей из элементов связанных структурой так и включенности в качестве подсистемы элемента в иное целое. Подчинение означает что функционирование и развитие системы определяются процессами в ее подсистеме сверхсистеме при возникновении иерархии масштабов времени. Это принцип самоупрощения системы т.

Русский

2015-02-10

78.5 KB

3 чел.

  1.  Синергетика как современная общенаучная парадигма, её основные положения, роль и функции в междисциплинарном взаимодействии наук.

Новая парадигма современного естествознания – синергетика –  переводится как "энергия совместного действия" (от греч. «син» — «со-», «совместно» и «эргос» — «действие») — созданное профессором Штутгартского университета Германом Хакеном междисциплинарное направление, которое занимается изучением систем, состоящих из многих подсистем различной природы (электронов, атомов, молекул, клеток, нейронов, механических элементов, органов животных, людей, транспортных средств и т.д.), и выявлением того, каким образом взаимодействие таких подсистем приводит к возникновению пространственных, временных или пространственно-временных структур в макроскопическом масштабе.
Синергетика представляет собой новую обобщающую науку, изучающую основные законы самоорганизации сложных систем. В нее входят такие области как нелинейная динамика, хаос, фракталы, катастрофы, бифуркации, волны, солитоны, полевые эффекты и т.д. Растущая в наше дни популярность синергетики объясняется тем, что она становится языком междисциплинарного общения, на котором могут друг друга понять математики, физики, химик, биологи, психологи и др., несмотря на то, что каждый понимает синергетические модели по-своему.

Важнейшим концептом синергетики является нелинейность. В синергетике основное внимание уделяется изучению нелинейных математических уравнений, т.е. уравнений, содержащих искомые величины в степенях, не равных 1, или коэффициенты, зависящие от среды. Линейность абсолютизирует поступательность, безальтернативность, торжество постоянства. Нелинейность фиксирует непостоянство, многообразие, неустойчивость, отход от положений равновесия, случайности, точки ветвления процессов, бифуркации.

Точкой бифуркации называют состояние максимальной хаотичности неравновесного процесса (от лат. bifurcus - раздвоенный). Благодаря хаотичности дальнейшее развертывание неравновесного процесса имеет не один путь движения, а множество возможных путей из зоны ветвления, то есть из точки бифуркации. Состояние бифуркации можно уподобить положению шарика на выпуклой поверхности, типа сферической, которое является неустойчивым.

Любое влияние может вывести шарик из неустойчивого состояния, и он начнет скатываться сверху вниз. По какой траектории он будет скатываться из точки бифуркации - угадать точно нельзя. Это - случайный процесс.

Имея дело с открытыми (имеющими источники и стоки энергии) нелинейными системами, синергетика утверждает, что мир возникает в результате самопроизвольных и самоорганизующихся механизмов. В их основе лежит единая симметрия форм в живой и неживой природе. Например, спирали Галактики и циклона подобны спирали раковины улитки, рогов животных. Есть общность структуры Вселенной и живой природы, урбанизации и географического распределения населения и т.п.

Синергетика объясняет, почему образуются именно эти структуры. Она обосновывает положение, согласно которому подобные структуры являются структурами эволюционными. Функциональная общность процессов самоорганизации систем, их устойчивость поддерживается законами ритма (день - ночь, подъем - спад в творческой активности человека, в экономике и т.п.).

Нелинейность означает несохранение аддитивности в процессе развития представляемых систем. Любое явление понимается как момент эволюции, как процесс движения по полю развития.

Неустойчивость означает несохранение "близости" состояний системы в процессе ее эволюции.

Открытость означает признание обмена системы веществом, энергией, информацией с окружающей средой и, следовательно, признание системы как состоящей из элементов, связанных структурой, так и включенности в качестве подсистемы, элемента в иное целое.

 Подчинение означает, что функционирование и развитие системы определяются процессами в ее подсистеме ("сверхсистеме") при возникновении иерархии масштабов времени. Это принцип "самоупрощения" системы, т. е. сведения ее динамического описания к малому числу параметров порядка.

К описанным  принципам добавляются принципы специфические для той или иной объектной области – неживых систем, живых организмов, человека. Так, для неживых (физических и химических) систем в той или иной форме вводится принцип нелокальности (дальнодействия, коррелированности на расстоянии), означающий такое взаимодействие между элементами системы, которое воспринимается как передача информации с бесконечной скоростью (о чем напоминают прежде всего квантовомеханические неравенства Дж. Белла . Для живых (биологических и приближающихся к ним технических) систем вводится принцип биополя, определяющий особое поле, объединяющее элементы в целое и направляющее развитие организма к предустановленным образцам (аттракторам). Понятие о биополе, синтезирующее физикализм и витализм, неоднократно вводилось под разными названиями, например, как морфогенетическое поле, постулированное в двадцатые годы российским биологом А. Г. Гурвичем.

Синергетическая теория фракталов — система, обладающая свойствами самоподобия, то есть составленную из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком, в более широком смысле под фракталами понимают множества точек в евклидовом пространстве, имеющие дробную метрическую размерность (в смысле Минковского или Хаусдорфа), либо метрическую размерность, строго большую топологической (слово «фрактал» не является математическим термином и не имеет общепринятого строгого математического определения, оно может употребляться, когда рассматриваемая фигура обладает какими-либо из перечисленных ниже свойств: обладает нетривиальной структурой на всех шкалах, в этом отличие от регулярных фигур (таких, как окружность, эллипс, график гладкой функции): если мы рассмотрим небольшой фрагмент регулярной фигуры в очень крупном масштабе, он будет похож на фрагмент прямой, для фрактала увеличение масштаба не ведёт к упрощению структуры).

Синергетическая теория динамического хаоса — явление в теории динамических систем, при котором поведение нелинейной системы выглядит случайным, несмотря на то, что оно определяется детерминистическими законами; причиной появления хаоса является неустойчивость по отношению к начальным условиям и параметрам: малое изменение начального условия со временем приводит к сколь угодно большим изменениям динамики системы; так как начальное состояние физической системы не может быть задано абсолютно точно (например, из-за ограничений измерительных инструментов), то всегда необходимо рассматривать некоторую (пусть и очень маленькую) область начальных условий, при движении в ограниченной области пространства экспоненциальная расходимость с течением времени близких орбит приводит к перемешиванию начальных точек по всей области; после такого перемешивания бессмысленно говорить о координате частицы, но можно найти вероятность её нахождения в некоторой точке; примерами хаотических динамических систем могут являться подкова Смейла и преобразование пекаря; обратным, в некотором смысле, к динамическому хаосу является динамическое равновесие и явления гомеостаза.

Стационарная система - устойчивая система, в которой все характеризующие систему физические величины не зависят от времени.

Точка бифуркации - (от лат. bifurcus - раздвоенный) состояние максимальной хаотичности неравновесного процесса.

Флуктуации - (от лат. fluctuatio - колебание) случайные отклонения физических величин от их средних значений; происходят у любых величин, зависящих от случайных факторов.

Фракталь - это геометрический объект с дробной размерностью Безиковича и Хаусфорда.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71862. Творчество Ж.О. Фрагонара 13.76 KB
  В больших исторических картинах Фрагонара мало оригинальности; в его пейзажах природа является слишком переиначенной и приукрашенной; зато жанровые его картины хотя и не чуждые манерности пленяют зрителя умно изобретённой композицией грациозностью рисунка изящностью...
71863. Творчество Ф. Буше 17.31 KB
  Творчество Буше живописца исключительно многогранно он обращался каллегорическим и мифологическим сюжетам изображал деревенские ярмарки и фешенебельную парижскую жизнь писал жанровые сцены пасторали пейзажи портреты.
71864. Творчество Рембрандта 14.96 KB
  Работы Рембрандта чрезвычайно разнообразные по жанровой принадлежности открывают зрителю вневременной духовный мир человеческих переживаний и чувств. Однако именно искусство Рембрандта заключает итог общих поисков и по существу представляет собой завершение всего развития...
71865. Творчество Ф. Сурбарана 15.05 KB
  В 1628-1630 годах Сурбаран пишет цикл картин о святом Педро Ноласко и цикл картин о жизни св. В самом начале своей деятельности поставив себе за правило писать не иначе как с натуры Сурбаран не отступал от этого правила в течение всей своей жизни.
71866. Творчество Мурильо 14.47 KB
  Известность приходит к Мурильо В 1645 г. Уже в произведениях несмотря на тяжеловатость и резкость их тонов ярко выказываются колористическая наклонность и национальный специально севильский характер Мурильо берущего натурщиков и натурщиц для своих фигур из народа. Всех произведений Мурильо насчитывается свыше 450.
71867. Творчество Х. Риберы 15.45 KB
  Ранние картины Риберы находятся в русле традиции тенебризма и подобно работам его наставника Рибальты выполнены под сильным влиянием Караваджо. Как и в случае с Караваджо стилевая манера Риберы строится на контрастах света и тени.
71868. Контроль функционирования технологического процесса 17.23 KB
  Часто перед руководством возникает вопрос: какая стратегия более оправдана действие в составе технологической цепи или автономная работа всех участников ПВ показатель воздействия ПВ может быть меньше равен или больше 1 цепочки действует хорошо.
71869. Мотивация инноваций 14.17 KB
  Мотивацию инноваций необходимо рассматривать в двух аспектах: мотивация создания и продажи инноваций и мотивация покупки и использования инноваций. Мотивация создания и продажи инноваций Мотивация покупки и использования инноваций...
71870. Технологические цепи 17.56 KB
  Особенности интегрированных технологических цепей: Устойчивый характер кооперации определяемый усложнением конечной продукции растущей наукоемкостью длительным инновационным циклом; Межотраслевой принцип кооперации связанный с участием в технологическом процессе...