Реферат: Хаос и порядок

Кроме того, открытый характер подавляющего большинства систем во Вселенной наводит на мысль о том, что реальность отнюдь не является ареной, на которой господствует порядок, стабильность и равновесие: главенствующую роль в окружающем нас мире играют неустойчивость и неравновесность.

Если воспользоваться терминологией Пригожина, то можно сказать, что все системы содержат подсистемы, которые непрестанно флуктуируют . Иногда отдельная флуктуация или комбинация флуктуацией может стать (в результате положительной обратной связи) настолько сильной, что существовавшая прежде организация не выдержит и разрушится. В этот переломный момент (который авторы книги называют особой точкой или точкой бифуркаци ) принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности или организации, который авторы называют диссипативной структурой . (Физические или химические структуры такого рода получили название диссипативных потому, что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых структур, на смену которым они приходят).

Один из ключевых моментов в острых дисскусиях, развернувшихся вокруг понятия диссипативной структуры, связан с тем, что Пригожин подчеркивает возможность спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

Обобщая, мы можем утверждать, что в состояниях, далеких от равновесия, очень слабые возмущения, или флуктуации, могут усиливаться до гигантских волн, разрушающих сложившуюся структуру, а это проливает свет на всевозможные процессы качественного или резкого ( не постепенного, не эвалюционного) изменения. Факты, обнаруженные и понятые в результате изучения сильно неравновесных состояний и нелинейных процессов, в сочетании с достаточно сложными системами, надельнными обратными связями, привели к созданию совершенно нового подхода, позволяющего установить связь фундаментальных наук с “переферийными” науками о жизни и, возможно, даже понять некоторые социальные процессы.

Помимо всего сказанного в книге Пригожина и Стенгерс затронута еще более головоломная проблема, возникающая буквально на каждом шагу, - проблема времени.

...возникновение термодинамики привело естествознание к глубокому расколу в связи с проблемой времени. Более того, даже те, кто считал время необратимым, вскоре разделились на два лагеря. Если запас энергии в системе тает, рассуждали они, то способность системы поддерживать организованные структуры ослабляет, отсюда высокоорганизованные структуры распадаются на менее организованные, которые в большей мере наделены случайными элементами. Не следует забывать, однако, что именно организация наделяет систему присущим ей разнообразием. По мере того как иссякает запас энергии и растет энтропия, в системе инвелируются различия. Следовательно, второе начало термодинамики предсказывает все более однородное будущее (прогноз с чисто человеческой точки зрения весьма пессимистический).

Более того, необходимые процессы являются источником порядка (отсюда и название книги Пригожина и Стенгерс - “Порядок и хаос”). Тесно связанные с открытостью системы и случайностью, необратимые процессы порождают высокие уровни организации, например, диссипативные структуры.

Энтропия - не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было организации. При определенных условиях энтропия становится прародительницей порядка.

Обратимость (по крайней мере если речь идет о достаточно больших промежутках времени) присуща замкнутым системам, необратимость - всей остальной части Вселенной.

Показывая, что при неравновесных условиях энтропия может производить не деградацию, а порядок, организацию и в конечном счете жизнь, Погожин и Стенгерс подрывают и традиционные представления классической термодинамики.

Наконец, нельзя не упомянуть еще об одном синтезе, достигнутом в работе Пригожина и Стенгерс, - установлении ими отношения между случайностью и необходимостью.

Согласно теории изменения, проистекающей из понятия диссипативной структуры, когда на систему, находящуюся в сильно неравновесном состоянии, действуют, угрожая ее структуре, флуктуации, наступает критический момент - система достигает точки бифуркации. Пригожин и стенгерс считают, что в точке бифуркации принципиально невозможно предсказать, в какое состояние перейдет система. Случайность подталкивает то, что остается от системы, на новый путь развития, а после того как путь (один из многих возможных) выбран, вновь вступает в силу детерминизм - и так до следующей точки бифукации.

Таким образом, в теории Пригожина и стенгерс случайность и необходимость выступают не как несовместимые противоположности: в судьбе системы случайность и необходимость играют важные роли, взаимно дополняя друг друга.

Предлогая строгие методы моделирования качественных изменений, Пригожин и стенгерс позволяют по-новому взглянуть на понятие революции. Объясняя, каким образом иерархия неустойчивостей порождает структурные изменения, авторы “Порядка и хаоса” делают особенно прозрачной теорию организации. Им принадлежит также оригинальная трактовка некоторых психологических процессов, например инновационной деятельности, в которой авторы усматривают связь с “несредним” поведением (nonaverage), аналогичным возникающему в неравновесных условиях.

Еще более важные следствия теория Пригожина и Стнегерс имеет для изучения коллективного поведения. Авторы теории предостеригают против принятия генетических или социобиологических объяснений загадочных или малопонятных сторон социального поведения. Многое из того, что обычно относят за счет действия тайных биологических пружин, в действительности порождается не “эгоистичными” детерминистскими генами, а социальными взаимодействиями в неравных условиях.

(Например, в одном из недавно проведенных исследований муравьи подразделялись на две категории: “тружеников” и неактивных муравьев, или “лентяев”. Особенности, определяющие принадлежность муравьев к той или другой из двух категорий, можно было бы опрометчиво отнести за счет генетической предрасположенности. Однако, как показали исследования, если разрушить сложившиеся в популяции связи, разделив муравьев на две группы, состоящие соответственно только из “тружеников и только 2лентяев”, то в каждой из групп в свою очередь происходит расслоение на “лентяев” и “тружеников”. Значительный процент “лентяев” внезапно превращается в прилежных “тружеников”).

Когда система, эволюционируя, достигает точки бифуркации, детерминистическое описание становится непригодным. Флуктуация вынуждает систему выбрать ту ветвь, по которой будет происходить дальнейшая эволюция системы. Переход через бифуркацию - такой же случайный процесс, как бросание монеты. Другим примером может служить химический хаос. Достигнув хаоса, мы не можем более прослеживать отдельную троекторию химической системы. Не можем мы и предсказать детали временного развития. И в этом случае, как и в предыдущем, возможно только статистическое описание. Существование неустойчивости можно рассматривать как результат флуктуации, которая сначала была локализована в малой части системы, а затем распространилась и привела к новому макроскопическому состоянию.

Теория неустойчивости

В свете последних научных исследований становится ясно, что неустойчивость и изменчивость являются характерными чертами нашего мира. Этот факт является важным для изучения вселенной и осознания нашего места в ней. В постоянно меняющемся мире нельзя достичь обсолютного контроля или точного прогнозирования. В этой статье Илья Пригожин прослеживает появление нового научного взгляда на мир и высказывает мнение, что человечество в большей мере влияет на происходящее вокруг, чем предпологалось ранее, и это дает нам повод для надежд, но вместе с тем подразумевает большую ответственность.

У слова “неустойчивость” необычная судьба. Как правило, оно используется с несколько негативным оттенком, и говорить о нем не принято. Действительно , применение его достаточно редко. Это слово обычно связывают с физикой, где существует так называемый “феномен устойчивости”: если раскачать маятник таким образом, чтобы центр тяжести постоянно оставался внизу, то он скоро остановится в первоначальном положении. Однако, общеизвестно, что если перевернуть маятник вверх тормашками, то малейшего колебания будет достаточно, чтобы он упал в одну или другую сторону.

Этот феномен очень прост и известен, вероятно, тысячи лет. Уже ранние работы по механике показываят, что движение маятника было изучено во всех деталях. Очень мало, однако, написано о перевернутом маятнике. О нем предпочитают не говорить, так как феномен неустойчивости связан с достаточно сложными проблемами.

Главная из них - предсказание. Очевидно, что если устойчивый маятник и потревожить его равновесие, то с полной уверенностью можно предсказать, что через некоторое время колебания затухнут. С другой стороны, если маятник перевернут, то очень сложно предсказать в какую сторону он качнется - это зависит от его колебаний. Т. е. с одной стороны мы имеем предсказуемую ситуацию, а с другой - нет. Появляется проблема неопределенности. В первом случае маятник является детерминированным объектом: мы знаем что произойдет. Напротив, в ситуации с перевернутым маятником присутствует элемент неопределенности.

Эти различия между определенными и неопределенными законами природы подводят нас к более общим проблемам, относительно которых я и попытаюсь сделать некоторые общие заключения.

Человек и природа

Во-первых, встает вопрос, почему в настоящее время в научных кругах говорят главмым образом о неустойчивости, в то время как раньше упор делался на детерминизм. Смещение акцента на неопределенность позволяет нам более четко проследить взаимосвязь человека с природой и его деятельность внутри ее. Обращение к теории неустойчивости и неопределенности и, в конечном счете признание того, что время по сути непостоянно, имеет большое значение для сокращения пропасти между социальными и точными науками.

Почему эта концепция изменит отношение человека к природе? В детерминированном мире природа считается контролируемой, она представляет собой инертный объект и подвластна нашей воле. Если же природе внутренне присущи неопределенность и неустойчивость, мы должны относиться к ней с большим уважением, так как не можем предсказать, что произойдет в будущем.

Во - вторых, принимая теорию неопределенности, мы получаем более обобщенную концепцию науки, включая многие взгляды, существовавшие в века, когда западная наука только зарождалась. В этом смысле наука движется к более универсальному подходу, проявляя больше уважения к культурным традициям других цивилизаций.

Характерной чертой культурной жизни на настоящий момент является ее раздробленность фрагментарность. В книге, пользовавшейся большим успехом в США, Аллан Блум писал, что наука раньше была материалистичной, редукционистской, в ней не было места неопределенности, и влияние времени не оказывали на нее влияния. Так действительно было 20-30 лет назад. однако наука сегодняшнего дня уже не отвечает этим наблюдениям Аллана Блума.

Лейбниц и крах теории неопределенности