Навігація
Головна
 
Головна arrow Філософія arrow Філософія науки
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

природничо, понаддисциплінарного І Натурфілософський СТОРОНИ СИНЕРГЕТИКИ

Через наявність безлічі нечітко заданих парадигм і позицій, дослідницьких програм і шкіл досі побутує изжившее себе, але досить популярне твердження про те, що синергетики можна і не треба давати більш-менш чіткого визначення [1], що нібито в цьому виявляється її "постнеклассічность" і що вона визначається тими роботами, які до неї відносять: "Синергетику Хакена легко описати: все, що про неї відомо, міститься в безлічі:

де x i - i -й тому випускається видавництвом Шпрінгера серії із синергетики "[6].

Тобто визначення цієї науки, яку назвемо "синергетикою в широкому сенсі", дається через відповідне співтовариство (по Куну): синергетика - це те, чим займаються синергетики (такий тип визначення застосовується і для фізики, і для математики, і для інших наук ( див. статті у відповідних енциклопедіях)).

З погляду Кунівська моделі ми констатуємо тут наявність безлічі зрілих і незрілих парадигм [2], а також інформаційного шуму у вигляді "термінологічної тріскотні", за якою ховається "абсолютна порожнеча" (С. Лем) [5].[2]

Серед цих парадигм є натурфилософские, які використовують нові модельні поняття, такі як "самоорганізація", "подія-біфуркація", "аттрактор", "непередбачуваність поведінки", "динамічний хаос" і т.д., як нові умоглядні образи. Сюди, мабуть, слід віднести і застосування таких характеристик синергетики, як "метанаука", "міждисциплінарний напрямок", що характеризується "відкритістю, готовністю до діалогу", пов'язують з "характером запитування природи", приписування синергетики "ролі комунікатора, що дозволяє оцінити ступінь спільності результатів, моделей і методів окремих наук ... і перевести діалект конкретної науки на високу латинь міждисциплінарного спілкування "[5].

Є серед різних позицій і природничонаукові парадигми, серед яких ми виділяємо "нелінійну динаміку", "синергетику" Г. Хакена і позицію І. Пригожина (що представляє собою суміш природничонаукових і натурфілософських тверджень).

Спробуємо для синергетики зробити те, що для фізики було зроблено в гл. 9, а для хімії буде зроблено в наступному розділі, - дати більш змістовне визначення через використовувані типи моделей. Тому спробуємо розібратися в синергетики, використовуючи понятійний апарат гл. 9, доповнений поняттями Т. Куна та І. Лакатоса (див. Параграфи 6.4 та 6.6).

Парадигма "нелінійної динаміки"

З погляду нелінійної динаміки, що виросла з теорії нелінійних коливань Пуанкаре, Андронова та ін., У другій половині XX ст. сталися три важливих відкриття.

По-перше, був відкритий особливий тип фазових траєкторій (тобто траєкторій в математичному шарі простору станів) - "дивні атрактори". Рух механічних систем, які відповідали цим траєкторіях, не можна було виразити мовою, звичному для механіки. "Дивним аттракторам", що грає роль межі, до якого прагнуть фазові траєкторії механічних систем (тобто математичні образи станів механічних систем), відповідає складне хаотичний рух, так званий динамічний (або детермінований) хаос. Така назва пов'язана з тим, що, з одного боку, з вигляду цей рух не відрізняються від хаотичного, але виникнути воно може вже в досить простих механічних системах, що складаються, скажімо, всього з трьох тіл [3], які описуються звичайними точними рівняннями механіки. Незвичайність цього типу руху полягає в тому, що хаос і точний опис системи невеликого числа тіл вважалися несумісними. Причина ж його існування - нестійкість систем, в яких реалізується цей тип руху [4].[4]

По-друге, з'явився новий тип об'єктів - так звані автоволни. На відміну від класичних хвиль, пов'язаних зі звичайною середовищем, автоволни - породження активних середовищ, тобто середовищ, насичених енергією, яку автоволни можуть черпати стільки, скільки їм "треба". У консервативній системі або системі з диссипацией все, врешті-решт, заспокоїться і прийде в стаціонарний стан. І там добре працюють і ентропія, і інші класичні термодинамічні поняття і закони. А ось в далекій від рівноваги хімічної системі це все неважливо, там енергії повно, і вона може "гуляти" по фазового простору так, як їй заманеться. Тому на відміну від класичної хвилі її характеристики не змінюються в часі, амплітуда хвилі завжди постійна, вона рухається з постійною швидкістю і не згасає. Для автохвиль немає ні суперпозиції, ні закону фаз. Пройти через один одного вони не можуть - при взаємодії між собою вони взаимоуничтожаются (анігілюють).

Отже, з'явився новий об'єкт - автоволни і нові середовища, які назвали "активними середовищами". І парадигмальний образ став іншим. Замість гармонійного осцилятора - маятника (кульки на мотузочці або грузика на пружинці) з'явився новий образ - хімічний, який виглядає наступним чином. В системі є дві компоненти. Одна з них називається активатор, інша - інгібітор. І ці змінні володіють суто хімічним властивістю. Активатор вміє прискорювати своє власне виробництво (у хімії це називається автокаталіз). Інгібітор ж може це все вбивати. Це образ зовсім не фізичний, а чисто хімічний, але він добре працює і у фізичних системах (наприклад, фазовий перехід в перегрітій або переохолодженої рідини), і в біологічних, і в яких завгодно інших системах досить легко знайти аналоги цьому процесу.

Третім важливим відкриттям стало явище переходу активного середовища з безструктурної стану в стан, що володіє структурою. Це пов'язано з можливістю виникнення ще одного типу особливостей. Якщо вся середу перебуває в ізотропному стані, то при деяких змінах параметрів цей стан може перестати бути стійким. Тоді єдиним стійким станом для такого середовища стає стан типу стоячої хвилі, коли в різних точках простору є різні концентрації [5]. Виникнення неоднорідності з однорідності - річ принципова для науки. Це явище отримало назву самоорганізації.[5]

Яскравим прикладом цього роду є ефект Бенара, який полягає в наступному. Нехай в'язка рідина знаходиться між двома горизонтальними площинами, підтримуваними при різних температурах так, що температура знизу T 1 більше, ніж температура зверху Т2 (наявність поля тяжкості істотно для ефекту). Ця різниця температур, яка грає тут роль керуючого впливу, породжує вертикальний потік тепла. Якщо градієнт температури малий, то перенесення тепла відбувається на мікроскопічному рівні і ніякого макроскопічного руху рідини не спостерігається. Зростаючи, градієнт температури досягає критичного (порогового) значення, і тоді виникає усталене макроскопічне рух, що утворить чітко виражені структури: на одних ділянках рідина піднімається, охолоджується у верхній поверхні і опускається на інших ділянках. У результаті встановлюється впорядковане макроскопічне конвекційне рух, дає в проекції зверху структуру типу бджолиних сот. Тобто у вихідному стані є неструктуроване вплив (однорідні температури) і неструктурована середу, і в ній виникає структура, причому динамічна, тобто утворена деяким рухом, і ця динамічна структура визначається властивостями системи (в'язкістю, полем тяжкості, геометрією). Це один з класичних прикладів самоорганізації у фізиці [23, с. 21-23; 25, с. 48-61].

Таким чином, з точки зору нелінійної динаміки друга половина XX ст. була пов'язана з появою: 1) хаотичних динамічних систем; 2) активних середовищ і автохвиль (і автоколивань); 3) просторової самоорганізації [6].[6]

  • [1] На підтвердження наводиться висловлювання Л. І. Мандельштама: "Було б безплідним педантизмом намагатися точно визначити, якими саме процесами займається теорія коливань. Важливо не це. Важливо виділити керівні ідеї, основні загальні закономірності. В теорії коливань ці закономірності дуже специфічні, дуже своєрідні, і їх потрібно не просто знати, а вони повинні увійти в плоть і кров "[12, с. 11, 13]. Часто кажуть, що синергетика в широкому сенсі, або "наука про самоорганізацію", до цих нір представляється як не цілком певна область, як "науковий рух" [10].
  • [2] В роботі [10] за основу береться виділення не парадигм, а дослідницьких програм. Але виділення парадигм чи дослідницьких програм в основному пов'язано з ракурсом розгляду матеріалу. Тут ідеться швидше про бачення спільноти, ніж про програми дослідження, тому поняття "парадигма", напевно, більш адекватно анализируемому матеріалу.
  • [3] Перший приклад такого роду дав А. Пуанкаре, розглядаючи рух планети в поле двох сонць.
  • [4] "Дивні атрактори представляють собою вкрай незвичайні математичні об'єкти. З одного боку, для їх опису використовуються системи диференціальних рівнянь, в яких все визначено, детерміновано і не міститься жодних стохастичних членів. А з іншого боку - і це справді диво! - поведінка рішень такої системи рівнянь на тривалому часовому інтервалі набуває хаотичний, непередбачуваний (усередині області аттрактора) характер "(С. П. Курдюмов в коментарях до роботи [15]).
  • [5] Така модель вперше була описана в 1950-х рр. Тьюрінгом і отримала назву моделі Тьюринга.
  • [6] Цей короткий огляд з нелінійної динаміки другої половини XX ст. спирається на оглядову лекцію з нелінійної динаміки професора Ф. І. Атаулханова, прочитану в МФТІ 12 квітня 2000
 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук