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

4 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

56569. TWELVE MONTHS 71.5 KB
  I live in the North but on the New Years Eve I come to your places. I like to make all children happy, that is why I help Father Frost to bring presents, joy and happiness to every house. Music. (a girl with a basket appears. She is dancing)
56570. Анализ состояния и эффективности использования трудовых ресурсов организации 74.25 KB
  Правильная оценка хозяйственной деятельности позволяет установить наиболее действенное, соответствующее затраченному труду, материальное поощрение, выявить имеющиеся резервы...
56571. Число 4. Цифра 4 79.5 KB
  Планируемый результат Личностные УУД: формировать учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу и способам решения новой частной задачи способность к самооценке на основе критерия успешности учебной деятельности учить формулировать тему и цели урока...
56572. Сказка «У страха глаза велики» 42.5 KB
  Цель: познакомить учащихся со сказкой «У страха глаза велики»; формировать навыки выразительного чтения; совершенствовать умение делить текст на части; развивать внимание, память, речь, мышление, воображение.
56573. Сценарий “Нам – 35” 88.5 KB
  Ведущий: Да, всем, кто учился и рос, Кто жил и трудился под сенью Стоящих у входа берёз. Кто в школу ходил, как на праздник! И кто приходил просто так. Десятилетия жизни – это не пустяк!
56574. Проектирование организационной структуры управления и разработка управленческих регламентов 559.5 KB
  Целью данной работы является изучение и анализ организационной структуры управления и разработка управленческих регламентов предприятия ЗАО «Цементный рай».
56575. Побудова графіків функцій, що містять знак модуля 5.46 MB
  При поглибленому вивченні математики в 10 кл. у темі „Комплексні числа” вирішуються простіші вправи на рівність та нерівність модулів комплексних чисел, зображення геометричного місця крапок на комплексній площі, які відповідають певним умовам.
56576. Смежные и вертикальные углы 322.5 KB
  Обучающие: систематизация и обобщение знаний учащихся по данной теме; использование знаний основных свойств вертикальных и смежных углов, параллельных и перпендикулярных прямых; формирование умения решать задачи на вычисление и доказательства...