Самоорганизация систем. Синергетика

Концепция самоорганизации систем все больше распространяется не только в

естествознании, но и в социально-гуманитарных науках. Поэтому концепция

самоорганизации становиться парадигмой исследования широкого класса систем.

(Под парадигмой подразумевают фундаментальную теорию, которую применяют для

объяснения широкого спектра явлений). Существуют междисциплинарные парадигмы,

примерами которых являются кибернетика и синергетика, описывающая

самоорганизацию систем.Одним из первых подходов к изучению самоорганизации систем в 18 в. была

экономическая теория Смита, который считал, что спонтанный порядок на рынкеявляется результатом взаимодействия различных устремлений, целей и интересов

многочисленных участников. Именно такое взаимодействии приводит кустановлению на рынке равновесия между спросом и предложением.Аналогичные идеи относительно самоорганизации норм нравственности в обществе

высказывали в 18 в. шотландские моралисты, которые считали, что принципы

нравственного поведения людей не создаются правителями и политиками, а

формируются медленно и постепенно в ходе самоорганизации людей под влиянием

изменяющихся условий жизни.

Если рассматривать системы термодинамические, то из второго начала вытекает,

что система постепенно эволюционирует в сторону возрастания энтропии, т.е. в

сторону беспорядка. Но это справедливо для закрытой системы.Процессы

самоорганизации могут протекать в открытых системах, т.е. системах котораяобменивается

с окружающей средой веществом, энергией и информацией. При

определенных условиях в открытых системах могут возникнуть процессы

самоорганизации в результате получения новой энергии и вещества извне, или

рассеяния использованной системой энергии. Таким образом ключ к пониманию

процессов самоорганизации содержится в изучении взаимодействия системы с

окружающей средой.

Автор самого термина «синергетика» немецкий физик Хакен, исследовавший

механизмы процессов происходящих в твердотельных лазерах. Он выяснил, что

частицы, составляющие активную среду резонатора, под воздействием внешнего

светового поля начинают колебаться в одной фазе. В результате этого между

ними устанавливается когерентное, ли согласованное взаимодействие, которое

приводит в конце концов к коллективному поведению (т.е. самоорганизации).

В последние десятилетия получил широкое распространение системный метод

изучения, заключающийся в изучении не отдельных предметов и процессов, а всей

целостной системы в форме комплексных и междисциплинарных исследований. И

кибернетика и синергетика развиваются в этом русле, изучая важнейшие аспекты

динамической устойчивости, самоорганизации и возникновения новых системных

качеств. С этой точки зрения кибернетика отличается от синергетики тем, что

всякое нарушение в самоорганизующейся системе через отрицательную обратнуюсвязь

корректируется управляющим устройством. В синергетике в

противоположность кибернетики исследуются механизмы возникновения новых

состояний, структур и форм в процессе самоорганизации, а не сохранения и

поддержания старых форм. Именно поэтому она опирается на принцип

положительной обратной связи, когда изменения возникшие в системе, не

подавляются или корректируются, а накапливаются и постепенно приводят к

разрушению старой и возникновению новой системы.

Таким образом самоорганизующиеся системы — это сложные открытые системы,

неравновесные (находящиеся вдали от точки термодинамического равновесия).

Полная энергия E такой системы состоит из свободной энергии F и

деградированной энергии, представляющей собой отработанную энергию (которую

нельзя использовать для совершения какой-либо работы) и которая

характеризуется энтропией S и температурой по Кельвину Е=F+ST.

Согласно второму закону термодинамики, энтропия в замкнутой системе все время

возрастает и стремиться к максимальному значению. Следовательно по степени

возрастания энтропии можно судить об эволюции системы и о времени ее

изменения.

 

 

Термодинамический парадокс Основные понятия термодинамики. Первое и второе начало термодинамики.

Термодинамика — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.