 |
Нелинейная динамика в США.
|
|
|
|
В США и Канаде термин «синергетика» употребляется гораздо реже, но по своей сути такого же плана синергетические исследования, исследования феноменов самоорганизации в сложных системах проводятся в рамках нелинейной динамики, теории сложности, теории хаоса, фрактальной геометрии или теории самоорганизованной критичности. Именно «нелинейная динамика» является в США ключевым словом и обозначает научное движение, называемое в России синергетикой.
В Санта-Фе (Нью-Мексико) нобелевским лауреатом М. Гелл-Маном создан Институт по исследованию сложных адаптивных систем, с которым связаны имена С. Кауффмана и Б. Артура.
Создано и активно работает Американское общество по теории хаоса в психологии и науках о жизни (его нынешний /с 2005 г./ президент – Маттис Коопманс /Matthijs Koopmans/). Это общество проводит ежегодные международные конференции и с 1997 г. издает свой специализированный журнал “Nonlinear Dynamics, Psychology, and Life Sciences”. Общество провозглашает своей целью обеспечение платформы для сотрудничества и обмена мнениями среди ученых и практиков, которые имеют общий интерес в изучении возможностей применения моделей нелинейной динамики в психологии, социальных науках и науках о жизни, прежде всего в таких перспективных областях, как клиническая и организационнная психология, изучение мозга и поведения человека, медицина, экономика, биология и образование. Это общество, во-первых, является международным: на сегодняшний день его членами являются представители более 30 стран мира. Во-вторых, оно является в широком смысле и поистине междисциплинарным, так как все его члены разделяют единое нелинейно-динамическое видение мира, которое позволяет осуществлять коммуникацию и научное сотрудничество, переходящее через границы различных дисциплин.
|
|
|
Эдгар Морен.
Во Франции создано и интенсивно работает близкая по духу синергетике Ассоциация сложного мышления, президентом которой является известный философ и социолог Эдгар Морен.
Морен Эдгар (Morin Edgar) (р. 8.07.1921, Париж) – французский философ и социолог. Основатель (1978) и бессменный директор (до 1993) Центра трансдисциплинарных исследований (социология, антропология, история) /Centre d'Études Transdisciplinaires (Sociologie, Anthropologie, Histoire), CETSAH/ при Национальном центре научных исследований /CNRS/ в Париже. CETSAH существует до сих пор, а Морен остается его почетным директором. Э. Морен – президент Ассоциации сложного мышления /Association pour la pensée complexe/, созданной во Франции, но развертывающей ныне свою деятельность в широкой международной сети ученых и преподавателей, в том числе через ЮНЕСКО.
Начав свою научную карьеру как социолог, изучающий первоначально феномен кино в социологическом плане, он естественным образом перешел к рассмотрению самых общих философских вопросов перестройки мышления и языка, что, по его убеждению, должно позволить человеку лучше понять тот сложный и неопределенный мир, в котором мы живем, и приблизиться к раскрытию глубинной тайны вещей. Почетный профессор многих университетов мира, он главным образом известен как родоначальник, разработчик и активный приверженец «сложного мышления». Решительно отказываясь от разделения знания на обособленные дисциплинарные области, он призывает навести мосты и воссоздать связи между различными областями дисциплинарного знания, понимать знания в их контексте и в совокупности, когда, собственно, они и обретают свой подлинный смысл. Морен формулирует и обобщает ряд принципов сложного мышления, которые составляют основу закладываемой им эпистемологии сложного.
|
|
|
Эдгар Морен – автор около 50 книг, среди которых сочинения как философского характера, так и труды, в которых рассматриваются фундаментальные проблемы антропологии и социологии, основные направления реформы образования, вопросы политики и истории XX века, а также сочинения автобиографического и мемуарного характера. Но главный философский труд его жизни – это, безусловно, «Метод» (1977-2004), который включает в себя на сегодняшний день шесть томов. В 2005 г. в России вышел в свет первый том этой работы: Морен Э. Метод. Природа Природы. / Пер. с франц. Е.Н. Князевой. – М.: Прогресс-Традиция, 2005.
Морен показывает, что необходима реформа мышления, изменение метода познания, чтобы постигнуть сложность реального, приблизиться к раскрытию глубинной тайны вещей. Нужно решительно отказаться от разделения знания на обособленные дисциплинарные области, установить связь между различными областями естество- и обществознания, стремиться понимать знания в их контексте и в совокупности, когда, собственно, они и обретают свой подлинный смысл. А отсюда вытекает необходимость радикальной реформы системы образования на национальном и международном уровнях.
Морен выделяет два фундаментальных аспекта сложности.
Первый фундаментальный аспект сложности – это холизм, соединение частей или элементов с образованием единого целого, обретающего новые свойства. Сложное, на латинском complexus, буквально означает то, что соткано, сплетено вместе, что создана единая ткань.
Второй аспект сложности состоит в том, что всякое сложное познание, сложное явление или структурообразование в природе и обществе раздираемо глубокими, нередуцируемыми противоречиями, которые не столько разрушают сложное, сколько, как это ни парадоксально, строят его. Сложное образование потому и сохраняется, что оно постоянно, ежеминутно разрушается, «испытывает» разрушение, беспорядочно «примеряет» случайно попадающиеся ему лоскутные «одежды», готовит себя к кризисам и атакам хаоса, как говорят сегодня теоретики самоорганизованной критичности, балансирует на краю хаоса.
Морен формулирует семь фундаментальных принципов сложного мышления. Они таковы.
1. Системный или организационный принцип привязывает познание частей к познанию целого. При этом осуществляется челночное движение от частей к целому и от целого к частями. Идея системы означает, что «целое больше суммы частей». От атома до звезды, от бактерии до человека и общества, организация целого приводит к возникновению у него новых качеств или свойств по отношению к частям, рассмотренным в их обособленности. Новые качества – это эмерджентности. Так, организация живого существа ведет к появлению новых качеств, которые не наблюдались на уровне его физико-химических составляющих.
|
|
|
2. Голографический принцип показывает, что во всяком сложном явлении не только часть входит в целое, но и целое встроено в каждую отдельную часть. Типичный пример – клетка и живой организм. Всякая клетка является частью целого – живого организма, но само это целое присутствует в части: вся полнота генетического наследства представлена в каждой отдельной клетке этого организма. Подобным образом, общество в его целостности встроено в каждый индивид, общество присутствует в нем через язык, через культуру, через социальные нормы.
3. Принцип обратной связи, введенный Норбертом Винером, позволяет познавать саморегулирующиеся процессы. Он порывает с принципом линейной причинности. Причина и следствие замыкаются в рекурсивную петлю: причина воздействует на следствие, а следствие – на причину, как в системе отопления, в которой термостат регулирует работу нагревательного элемента. Этот механизм нагревания делает систему автономной, в данном случае автономной в тепловом плане – независимо от усиления или ослабления холода вовне в помещении поддерживается определенная температура. Гораздо сложнее устроен живой организм. Его «гомеостазис» – это совокупность процессов регуляции, основанных на множественных обратных связях. Тогда как отрицательная обратная связь гасит возможные случайные отклонения и тем самым стабилизирует систему, положительная обратная связь является механизмом усиления отклонений и флуктуаций. Примером здесь может служить социальная ситуация эскалации насилия: насилие главного социального актора влечет за собой ответную насильственную реакцию, которая, в свою очередь, вызывает еще большее насилие.
|
|
|
4. Принцип рекурсивной петли развивает понятие регуляции в понятие самопроизводства и самоорганизации. Это – генерирующая петля, в которой продукты сами становятся производителями и причинами того, что их производит. Так, индивиды продуцируют общество в ходе их взаимодействий друг с другом и посредством них, а общество как целое, обладающее эмерджентными свойствами, продуцирует человеческое в этих индивидах, оснащая их языком и прививая им культуру.
5. Принцип авто-эко-организации (автономии/зависимости) заключается в том, что живые существа являются самоорганизующимися существами и поэтому расходуют энергию, чтобы поддержать свою автономию. Поскольку им необходимо черпать энергию и информацию из окружающей их среды, их автономия неотделима от их зависимости от окружения. Стало быть, нам нужно их понимать как авто-эко-организующие существа.
Принцип авто-эко-организации имеет силу в отношении отдельных человеческих существ и человеческих обществ. Человеческие существа строят свою автономию в зависимости от их культуры, определяемой социальной средой. А общества зависят от своего гео-экологического окружения. Невозможно понять деятельность человека как самоопределяющегося и суверенного существа, если абстрагироваться от субъекта деятельности как живого организма, который включен в определенную ситуацию, имеющую своеобразную конфигурацию, т.е. действующего в экологически определенных условиях.
6. Диалогический принцип заключается в установлении дополнительной, конкурентной, антагонистической связи между двумя противоположностями; он проходит красной нитью через сочинения Гераклита Эфесского, Блеза Паскаля, диалектику Гегеля. Лучше всего его иллюстрирует формула Гераклита «жить, умирая, и умирать, живя».
7. Принцип повторного введения познающего во всякий процесс познания. Этот принцип восстанавливает субъекта и отводит ему подобающее место в процессе познания. Не существует «зеркального» познания объективного мира. Познание есть всегда перевод и конструкция. Всякое наблюдение и всякое понятийное представление включают в себя знания наблюдателя, воспринимающего и мыслящего существа. Нет познания без самопознания, наблюдения без самонаблюдения.
Деятельность Ассоциации сложного мышления, созданной Мореном, оказывает огромное влияние на формирование научной и образовательной политики во Франции, Италии, Испании и Латинской Америке.
|
|
|
Синергетика в России.
Ключевую роль в развитии синергетики в России сыграл Московский Синергетический форум, который состоялся в январе 1996 г. в Москве и в январе 1999 г. в Санкт-Петербурге с приглашением ведущих представителей научных школ по синергетике в мире. Тогда как штутгартская научная школа пришла к своим открытиям закономерностей самоорганизации сложного, изучая модели из физики лазеров, брюссельская научная школа добилась выдающихся результатов, исследуя явления самоорганизации в области физической химии, то московская школа синергетики занимает лидирующее положение в мире по математическому моделированию сильно неравновесных и быстро протекающих процессов в открытых диссипативных средах. Среди российских ученых, интенсивно разрабатывающих синергетику на базе математических моделей и вычислительного эксперимента, следует назвать академика РАН А.А. Самарского (р. 1919) и члена-корреспондента РАН С.П. Курдюмова (1928-2004).
Курдюмов Сергей Павлович родился 18 ноября 1928 года в Москве. В 1953 г. закончил физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова по специальности «теоретическая физика». После окончания МГУ был принят на работу в Отделение прикладной математики Математического института им. В.А. Стеклова АН СССР (ныне Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН), где прошел путь от инженера до директора. В 1968 году он защитил кандидатскую диссертацию, а в 1979 году – докторскую.
С.П. Курдюмов – крупный российский ученый, специалист в области математического моделирования, математической физики и вычислительной математики, член-корреспондент РАН (1984 г.), автор более 300 научных работ, опубликованных в России и за рубежом, в том числе пяти монографий, соавтор открытия нового физического эффекта "эффект Т-слоя" (авторское свидетельство № 55 за 1969 г.). Непосредственно им, а также под его руководством выполнены пионерские расчетно-теоретические работы в области ядерной энергетики, лазерного термоядерного синтеза, лазерной термохимии. С.П. Курдюмовым (совместно с академиком А.А. Самарским) были созданы методики и проведены исследования лазерных термоядерных мишеней средствами вычислительного эксперимента. Эти методики заложили и обосновали концепцию низкокоэнтропийного сжатия оболочечных мишеней, общепринятую к настоящему времени во всем мире. С.П. Курдюмову принадлежит большой вклад в разработку фундаментальных проблем синергетики и теории нелинейных эволюционных уравнений. Для квазилинейных уравнений теплопроводности с источником им и его учениками развита теория режимов с обострением. Изучен спектр собственных функций нелинейной открытой среды, исследованы свойства диффузионного хаоса. Теория режимов с обострением распространена на сжимаемые среды, задачи диссипативной и магнитной гидродинамики. Эти результаты нашли важное применение и экспериментальное подтверждение в задачах связанных с ЛТС, в экспериментах по термохимии. С 1983 по 2001 год под руководством С.П. Курдюмова и при его непосредственном участии был получен ряд фундаментальных научных результатов в области математической физики, нелинейной динамики и синергетики, развиты новые методы конструктивного анализа решений широкого класса нелинейных параболических уравнений с источниками и стоками. Научные результаты в этой области нашли отражение, в частности, в монографии “Blow-up in Quasilinear Para-bolic Equations”, Berlin: Walter de Gruyter, 1995 (совместно с А.А. Самарским, В.А. Галактионовым и А.П. Михайловым), получившей мировое признание. Был завершен цикл пионерских работ, связанный с анализом диффузионного хаоса и сложной упорядоченности в системах реакция-диффузия и оказывающий большое влияние на развитие исследований по нелинейной динамике в России. Этим исследованиям посвящена монография «Нестационарные структуры и диффузионный хаос», М., Наука, 1992 (совместно с А.А. Самарским, Т.С. Ахромеевой, Г.Г. Малинецким).
Особое внимание в эти годы было уделено приложению идей синергетики в таких областях как стратегическое планирование, анализ исторических процессов, моделирование образовательных систем, философские проблемы естествознания. Книги, посвященные этим задачам, в частности «Законы эволюции и самоорганизации сложных систем», М., Наука, 1994 (совместно с Е.Н. Князевой) и «Синергетика и прогнозы будущего» (М.: Наука, 1997, совместно с С.П. Капицей и Г.Г. Малинецким); сборник работ С.П. Курдюмова и его учеников «Режимы с обострением. Эволюция идеи. Законы коэволюции сложных систем» (М.: Наука, 1999), выпущенный к 70-летию со дня его рождения; «Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация, темпомиры» (СПб.: Алетейя, 2002, совместно с Е.Н.Князевой), «Основания синергетики. Синергетическое мировидение» (М.: КомКнига, 2005) и «Основания синергетики. Человек, конструирующий себя и свое будущее» (М.: КомКнига, 2006) совместно с Е.Н.Князевой, «Синергетика: Нелинейность времени и ландшафты коэволюции» (М.: КомКнига, 2007, совместно с Е.Н.Князевой) вызвали большой интерес у научной общественности.
С.П. Курдюмов вел большую научно-организационную работу. С 1989 года по 1999 год он являлся директором Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. С.П. Курдюмов в течение многих лет был членом бюро ОИВТА РАН, президентом Международного компьютерного клуба, вице-президентом Национального комитета по математическому моделированию. С.П. Курдюмов был избран также действительным членом Европейской академии наук (European Academy of Sciences), был членом редколлегии пяти отечественных и международных научных журналов.
С.П. Курдюмов вел большую работу по подготовке научных кадров. Он был заведующим кафедрой прикладной математики и синергетики в Московском физико-техническом институте. Под его руководством защищено 10 докторских и 19 кандидатских диссертаций. За свои работы С.П. Курдюмов был отмечен правительственными наградами. Он награжден медалями: «За трудовую доблесть» (1956 г.), «За доблестный труд» (1970 г.), орденом «Знак Почета» (1975 г.) и Орденом почета (1999 г.).
С.П. Курдюмов ушел из жизни 2 декабря 2004 г. в Москве.
Московская синергетическая школа А.А.Самарского – С.П. Курдюмова, имеет свой научный центр в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН и в Институте математического моделирования РАН, а также частично на факультете ВМиК МГУ. У этой научной школы исторически сложились свои оригинальные традиции, связанные с выбором ориентиров и методов научных исследований. К настоящему времени эта школа насчитывает пять-шесть поколений ученых. Среди учеников наиболее известны имена В.А. Галактионова, Н.В. Змитренко, Е.С. Куркиной, А.Б. Потапова, Г.Г. Малинецкого, А.П. Михайлова. Кроме того, эту школу можно рассматривать в качестве центра компьютерной науки (информатики) в России, что определяет специфические черты подхода к синергетике – математическое моделирование эволюционных процессов в диссипативных средах с нелинейным источником.
Здесь разрабатываются аналитические методы решения сложных нелинейных уравнений, прежде всего дифференциальных уравнений типа теплопроводности с нелинейным источником. Осуществляются эксперименты и проводится численный счет с помощью компьютеров. Эти эксперименты называются поэтому компьютерными экспериментами[37]. Такие эксперименты позволяют использовать полученные результаты математического моделирования и аналитические решения и изучать ход эволюционных процессов в открытых и нелинейных средах на экранах компьютеров. Даже пользователи персональных компьютеров получают возможность воспроизводить процессы, протекающие в открытых и нелинейных средах, и вести некую экспериментальную игру с этими процессами, чтобы понять, почему они протекают именно так, а не иначе.
Синергетика имеет здесь особый имидж. Она развивается как теория нестационарных локализованных диссипативных структур, которые являются новым типом упорядоченных структур в системах с нелинейной положительной обратной связью. Такого рода обратная связь является механизмом сверхбыстрых, лавинообразных эволюционных процессов, так называемых режимов с обострением. Синергетика рассматривается здесь, таким образом, как теоретическое описание режимов с обострением, механизмов формирования локализованных структур (самоорганизации), их трансформации, нелинейного синтеза (коэволюции) и распада. Основными областями научного исследования являются моделирование тепловых и гидродинамических процессов с помощью компьютеров, физика плазмы, расчеты установок управляемого термоядерного синтеза, режимы с обострением в задачах высокого давления, кумуляции, лазерного термоядерного синтеза, химической кинетики.
Применяемые математические модели, а именно дифференциальные уравнения типа теплопроводности с нелинейным источником, оказываются глубоко содержательными. Удивительный и парадоксальный мир сложных структур самоорганизации скрыт за этими уравнениями[38].
Особенности научного направления школы Самарского-Курдюмова, продолжаемого ныне их учениками, прежде всего Е.С. Куркиной и Г.Г. Малинецким, таковы:
■ исследование механизмов локализации в форме структур открытых нелинейных сред. Феномен «локализации горения (тепла)» был обнаружен и подвергнут пристальному изучению. Этот феномен был назван «инерцией горения (тепла)». В 1969 году было официально зарегистрировано физическое открытие «Т-слоя в плазме». Это – самоподдерживающиеся и саморазвивающиеся структуры в плазме;
■ была выдвинута идея о существовании дискретных спектров структур-аттракторов (выделенных направлений эволюции) в открытых нелинейных средах. Это важное представление влечет за собой ряд мировоззренческих следствий;
■ исследование различных типов режимов с обострением: режима быстрого роста и усиливающейся локализации процессов, режима быстрого роста с локализацией процессов в определенной области, на так называемой фундаментальной длине, режима быстрого роста без локализации и режима стада интенсивности и неограниченного растекания по пространству;
■ изучение принципов построения сложного эволюционного целого из частей, принципов интеграции и коэволюции сложных «разновозрастных» (находящихся на разных эволюционных стадиях и развивающихся с разной скоростью) структур;
■ исследование способов нелинейного управления, способов эффективного управления сложными системами посредством малых, но правильно пространственно организованных внешних воздействий.
Самоорганизующиеся структуры горения (или тепла) в режимах с обострением – это парадигмальный пример синергетики, развиваемой в данной научной школе. Модель самоорганизующихся структур горения служит твердым ядром синергетической теории и платформой для методологических выводов и философских обобщений. Теория режимов с обострением применяется для понимания таких быстрых процессов как рост населения Земли и неустойчивости исторического развития[39], «экономическое чудо» в государствах Юго-Восточной Азии, информационный взрыв или вспышки творческой активности в науке. Синергетика, тем самым, стремится обнаружить изоморфизм сложного поведения и формирования структур в живой и неживой природе и в мире человека.
Не менее важную роль в развитии синергетического движения сыграли в России работы академика РАН Н.Н. Моисеева (1917-2000), разрабатывавшего идеи глобального эволюционизма и коэволюции человека и природы в широком контексте синергетических представлений.
Более 20 лет на физфаке МГУ активно работает семинар «Синергетика» под руководством Ю.Л. Климонтовича (к сожалению, скончавшегося в ноябре 2002 г.), А.Ю. Лоскутова и Ю.А. Данилова (1936-2003), а в главном здании МГУ широко известен по своей многолетней плодотворной работе и изданию трудов (к настоящему времени вышло уже 8 томов) семинар «Синергетика» под руководством О.П. Иванова на 31 этаже главного здания МГУ им. М.В. Ломоносова. Нельзя не отметить замечательные работы Д.С. Чернавского, развивающего синергетику в информационных терминах. Учитывая неизменно растущий интерес к этой области, здесь стоило бы назвать еще много иных имен.
При Санкт-Петербургском отделении РАН и Санкт-Петербургском Союзе Ученых также создан научно-исследовательский центр «Синергетика» под руководством профессора М.А. Басина. В.П. Бранский и В.В. Василькова, являющиеся профессорами Санкт-Петербургского государственного университета, являются признанными специалистами в области социосинергетики, изучения закономерностей самоорганизации в социальной сфере.
Глава 4.
Основные понятия СИНЕРГЕТИКИ
Итак, синергетика – это не просто еще одна научная дисциплина, а новое междисциплинарное направление, которое играет особую роль для наведения мостов между науками о природе и науками о человеке и обществе, в частности, для понимания принципов социального управления на основе глубинных закономерностей сложного поведения вообще. Синергетика изучает неравновесные (то есть находящиеся вдали от состояния равновесия), нелинейные (развивающиеся по нелинейным законам), открытые (активно взаимодействующие с окружающим миром), динамические (непрерывно и направленно изменяющиеся на своем макроскопическом уровне), саморазвивающиеся (обладающие собственным, внутренним импульсом для своего развития) системы.
|
|
|
