Синергетика як нова стратегія наукового пошуку

НОВАЦІЇ В СУЧАСНІЙ НАУЦІ

8.1 Загальні характеристики сучасної науки

Сучасна постнекласична наука характеризується такими рисами:

1. Широке розповсюдження ідей і методів синергетики – теорії самоорганізації та розвитку систем будь-якої природи.

2. Утвердження парадигми цілісності, тобто усвідомлення необхідності глобального всестороннього погляду на світ. Це проявляється:

у цілісності суспільства, біосфери, ноосфери, світобудови. Людина знаходиться не за межами об’єкта, що вивчається, а всередині нього. Вона лише частина, яка пізнає ціле;

у формуванні нового розуміння природи як органічної цілісності (організм, вид, біоценоз, біогеоценоз);

природничі науки об’єднуються, посилюється також взаємодія природничих і гуманітарних наук, науки і мистецтва;

використання наукою традицій східного мислення і його методів.

3. Широке застосування ідеї (принципу) коеволюції, тобто взаємообумовлених змін систем або частин в середині цілого. Виникнувши як принцип спільної еволюції різних біологічних об’єктів та рівнів їх організації, поняття коєволюції охоплює сьогодні узагальнену картину всіх еволюційних процесів – глобальний еволюціонізм.

4. Запровадження у всі науки та широке розповсюдження ідеї розвитку (історизація та діалектизація науки)

5. Зміна характеру об’єкта дослідження та посилення ролі міждисциплінарних, комплексних підходів у його вивченні. Об'єктом постнекласичної науки є складні системи, що з часом формують усе нові й нові рівні організації. Такими система є, перш за все, системи, у яких присутня людина.

6. Поєднання об’єктивного світу і світу людини, ліквідація розриву між об’єктом і суб’єктом.

7. Усе більш широке використання філософії та її методів у всіх науках.

8. Посилення математизації наукових теорій і збільшення їх рівня складності й абстрактності.

9. Методологічний плюралізм.

У сучасній методології все більшого поширення набуває синергетика – теорія самоорганізації. Вона включила в себе нові пріоритети сучасної картини світу: концепцію нестабільного, нерівноважного світу, концепцію невизначеності та багатоальтернативності розвитку, ідею виникнення порядку із хаосу. Цей напрям досліджень виник у межах брюссельської школи лауреата Нобелівської премії І. Пригожина (теорія дисипативних структур), школи Г. Хаккена, професора інституту синергетики та теоретичної фізики у Штутгарті, який запропонував термін „синергетика” 1973 року у своїй доповіді на першій конференції, присвяченій самоорганізації. Основна ідея синергетики у тому, що нерівноважність розглядається як джерело нової організації тобто порядку. Тому головна праця видатних представників цієї науки І. Пригожина та І. Стенгерса отримала назву “Порядок із хаосу”.

І. Пригожин протягом першої половини ХХ ст. провів ряд досліджень, які надали проблемі взаємовідношення порядку та хаосу нового сенсу. Так виникло уявлення про дисипативну систему. Найбільш суттєва особливість дисипативної системи у тому, що в ній співіснують порядок і хаос. Вони доповнюють один одного, не можуть існувати один без одного. Хаос розглядається як перехідний стан від одного рівня впорядкованості до іншого, більш високого рівня гармонії.

Дисипативні системи вирізняються такими властивостями: відкритість, нерівноважність і нелінійність. Відкритість означає спосіб обміну із зовнішнім середовищем. Це може бути обмін речовиною, енергією, інформацією або тим і іншим одночасно. Нерівноважність передбачає наявність макроскопічних процесів обміну речовиною, енергією та інформацією між елементами самої дисипативної системи. Особливе значення має нелінійність, здатність до самодії. Через відсутність такої здатності лінійні системи реагують на зовнішні впливи пропорційно останнім: малі впливи приводять до малих змін, великі – до великих. Саморух (самодія) порушує вказану пропорційність, малі вливи тут можуть призводити до великих наслідків, а великі – до незначних.

Дисипативні системи здатні формувати дисипативні системи більш високого рівня. Ієрархія дисипативних систем формує підгрунтя для формування різних ступенів синтезу порядку і хаосу. І подібно до того, як існують переходи між різними видами порядку, різними видами хаосу і між різними видами порядку і хаосу, аналогічно можливі переходи між дисипативними системами з неоднаковою ієрархічною структурою. Є між ними такий перехід, який відповідає принципу максимальної сталості. Цей перехід і утворює те, що з точки зору дисипативних систем називається розвитком. Розвиток–це зростання синтезу порядку і хаосу, зумовлений прагненням до максимальної сталості. Поняття розвитку в такому сенсі має універсальний характер, тобто може застосуватись як у сфері неорганічної природи, так і біологічних і соціальних явищ.

Так, людина, як і будь-який організм, є типовою дисипативною системлю, яка може існувати фізично і духовно тільки за умови постійного обміну із середовищем речовиною, енергією, інформацією (харчування, дихання, теплообмін, виділення, розмноження, пізнання, виробництво, спілкування тощо). Ці різні системи утворюють ту чи іншу соціальну організацію або корпорацію (сім'я, школа, підприємство). Кожна з них э також дисипативною системою, тому що існує завдяки обміну із середовищем речовиною, енергією, інформацією. Корпорація одного рівня утворює дисипативні системи більш високого рівня у результаті чого формується ієрархічна дисипативна структура, що збігається з державою. Таким чином суспільство – є дисипативна система, елементи якої періодично змінюються.

Як було зазначено, розвиток є нічим іншим як доланням протилежності між порядком і хаосом через принципову несталість як впорядкованих, так і хаотичних структур.

Тепер треба знайти відповідь на питання, як відбувається розвиток і чому він відбувається. Якщо припустити, що в основі розвитку лежить принцип відбору, то тоді для пояснення треба відповісти на три питання: з чого відбувається відбір, хто його здійснює, за допомогою чого?

Перший фактор називають тезауросом, другий- детектром, третій – селектором. Тезаурус буквально означає “скарбниця”, що точно передає множинність варіантів відбору. Чим більша множина, тим більше шансів знайти найбільш цінний варіант. Як виникає ця множинність і яка природа її елементів. Відповідь на це питання дає поняття біфуркація. Справа в тому, що кожна дисипативна система має свої специфічні величини, які характеризують фундаментальні властивості цієї системи. Кожний параметр має свої критичні значення, при досягненні яких в кількісній еволюції системи відбувається якісний стрибок – точка розгалуження еволюційної лінії, яка отримала назву біфуркації. Відбувається мовби розгалуження вихідної якості на нові якості. Число гілок, що виходять із цієї біфуркаційної точки, визначає дискретний набір нових можливих дисипативних структур, у кожну з яких стрибком (сальтація) може перейти наявна структура. Тому біфуркація визначає набір можливих шляхів розвитку, тобто тезаурус для відбору.

Вибір варіантів не є справою випадку, відповідальність за вибір лягає на взаємодію між елементами системи, яка і відіграє роль детектора. Подібна взаємодія у загальному випадку є зіткненням протидіючих причин, частина із яких знаходиться в стані конкуренції, а інша – кооперації. Конкуренція означає діяльність в різних і навіть протилежних напрямах, тоді як кооперація – діяльність в одному напрямі. Кінцевий результат відбору буде визначатись не однією із взаємодіючих причин, а результатом взаємодії всіх (накладенням причин). Причому цей відбір – досить складна і непередбачувана процедура, яка обумовлюється багатьма протидіючими причинами.

Третій фактор, необхідний для відбору – селектор – це керівне правило, на основі якого здійснюється вибір. Таким правилрм є принцип сталості в дисипативних системах. Пошук сталості відіграє роль природного відбору системи. Біфуркація є несталим станом. Різні біфуркації породжують різні стани біфуркації. Тому принцип відбору (селектор) – це визначення такого стану, у який система повинна перейти, щоб її стан став за наявних умов максимально сталим.

Таким чином, загальна картина дії відбору така:

- випадкові кількісні зміни, накопичуючись і досягаючи критичного максимуму, створюють для відбору новий у якісному відношенні матеріал (біфуркаційні структури);

- взаємодія (боротьба) протидіючих причин здійснює саму процедуру вибору конкретних елементів із цього матеріалу;

- закон сталості, якому ця взаємодія підпорядкована, здійснює попереднє сортування матеріалу, відіграючи роль селекціного фільтра;

- результатом відбору є реалізація однієї із біфуркаційних структур.

Механізм відбору досить складний, він ще більше ускладнюється, коли ми переходимо від елементарних дисипативних систем до складних, елементами яких є також дисипативні системи.

Таким чином, синергетику можна розглядати як теорію утворення нових якостей. Підставою для цього є та обставина, що синергетика пояснює математично (за допомогою систем нелінійних диференціальних рівнянь), як відбувається розгалуження старої якості на нові (теорія біфуркацій). Механізм біфуркацій робить зрозумілим механізм переходу кількісних змін і якісно новий вибір. Стратегію наукового пошуку для синергетичних систем можна уявити як деревоподібну гіллясту графіку, яка відтворює альтернативність розвитку. Вибір майбутньої траєкторії розвитку залежить від вихідних умов, елементів, що входять до системи, локальних змін, випадкових факторів і енергетичних впливів.

На основі синергетичного підходу можна сформулювати такі основні методологічні ідеї:

складноорганізованим системам неможливо нав'язати напрями і шляхи розвитку, можливо лише сприяти ((через слабкі впливи) процесу самоорганізації;

нестійкість є однією із умов стабільного і динамічного розвитку, а хаос є креативним початком, конструктивним механізмом еволюції;

неможливо досягти одночасного поліпшення відразу всіх важливих показників системи;

при кількох станах рівноваги еволюційний розвиток системи відбувається при лінійному зростанні ентропії (невизначеності ситуації);

для складних систем існують декілька альтернативних шляхів розвитку;

кожний елемент системи несе інформацію про результат майбутньої взаємодії з іншими елементами;

складна нелінійна система в процесі розвитку проходить через критичні точки (точки біфуркації), у яких відбувається розгалуження системи через вибір одного з рівнозначних напрямів її подальшої самоорганізації;

знаючи тенденції самоорганізації системи, можна прискорити її еволюцію;

керувати розвитком складних систем можливо лише в точках їх біфуркації за допомогою легких поштовхів.

8.3 Глобальний еволюціонізм і сучасна наукова картина світу

Глобальний еволюціонізм–це інтегральний дослідний напрям, що враховує динаміку розвитку неорганічного, біологічного і соціального світів. У його основі ідея про єдність світобудови й уявлень про те, що весь світ є єдиною системою, яка постійно еволюціонізує. Особливістю сучасної картини світу є визнання того факту, що процеси руйнування і творення, деградації й еволюції у Всесвіті принаймні є рівноправними; процеси творення (наростання складності і впорядкованості) мають єдиний алгоритм, незалежно від природи систем, у яких вони відбуваються. У цій моделі Всесвіт постає перед нами як природне ціле, що розвивається у просторі та часі, а вся його історія від Великого вибуху до виникнення людства розглядається як єдиний процес, у якому космічний, хімічний, біологічний і соціальний типи еволюції пов'язані між собою. Це означає, що Всесвіт зазнає безперервних змін, а людство спостерігає його постійну еволюцію. Усе це відбувається завдяки процесам самоорганізації матерії. До числа таких процесів належить і становлення Розуму, який теж виник у результаті еволюції Всесвіту. Отже, можна сказати, що все існуюче буття є результатом еволюції, яка має загальний всеосяжний характер. Одним з найважливіших висновків концепції універсального еволюціонізму є думка про спрямованість розвитку світу як цілого на підвищення своєї структурної організації. Уся історія Всесвіту представляється єдиним процесом самоорганізації та розвитку матерії. У рамках даної концепції важливу роль відіграє антропний принцип, який стверджує, що виникнення людства стало можливим внаслідок тонкого підстроювання законів Всесвіту. Дійсно, закони Всесвіту начебто спеціально створено так, щоб його розвиток привів до появи на Землі різноманітних форм життя аж до людини, яка здатна осягнути й розкрити таємниці цього Всесвіту.

Сучасна картина світу достатньо проста і струнка, оскільки для її розуміння потрібно не так багато принципів і гіпотез. Цих якостей їй надають такі провідні принципи побудови й організації сучасного наукового знання, як системність, глобальний еволюціонізм, самоорганізація та історичність. Системність означає відтворення наукою того факту, що Всесвіт постає перед нами як найбільша з відомих нам систем, що складається з безлічі підсистем різного рівня складності та впорядкованості. Ефект системності полягає у виникненні у системи нових властивостей, які з’являються завдяки взаємодії її елементів між собою. Інша її найважливіша властивість – ієрархічність і субординація, тобто послідовне включення систем нижніх рівнів у системи більш високих рівнів. Це відображає їх принципову єдність, оскільки кожний елемент системи виявляється пов'язаним з усіма іншими елементами і підсистемами. Саме такий принципово єдиний характер демонструє нам і природа. Глобальний еволюціонізм означає визнання того факту, що Всесвіт має еволюційний характер – Всесвіт і все, що в ньому існує, постійно розвивається й еволюціонує, тобто в основі всього сущого лежать еволюційні, незворотні процеси. Ідея глобального еволюціонізму дозволяє також вивчати всі процеси, що протікають у світі, з єдиної точки зору як складові загального світового процесу розвитку. Тому основним об'єктом дослідження фізики і природознавства в цілому стає єдиний неподільний Всесвіт, розвиток якого визначається універсальними і практично незмінними законами природи, що самоорганізується. Історичність полягає у визнанні принципової незавершеності справжньої наукової картини світу.

Глобальний еволюціонізм включає в себе чотири типи еволюції: еволюцію космічну, хімічну, біологічну і соціальну, поєднуючи їх генетичною і структурною спадкоємністю. Одночасно з бажанням поєднати уявлення про живу і неживу природу, соціальне життя і техніку метою глобального еволюціонізму є інтеграція природничого, соціогуманітарного і технічного знання. Глобальний еволюціонізм претендує на створення нового типу цілісного знання.

Обгрунтуванню глобального еволюціонізму сприяли три найважливіші наукові підходи: теорія нестаціонарного Всесвіту, концепція біосфери і ноосфери, ідеї синергетики.

Важливою в контексті теорії глобального еволюціонізму стає проблема “коеволюції”, що означає узгоджене існування природи і людства. Концепцію коеволюції запропонував у 80-х роках ХХ ст. відомий російський учений М. Мойсєєв. Її реалізація вимагає ретельного системного дослідження біосфери, у результаті якого встановлюється залежність характеристик біосфери від активної діяльності людини. Реалізація принципу коеволюції — необхідна умова для забезпечення майбутнього людства.

Дата добавления: 2015-05-22