Самоорганизация и эволюция сложных

СИСТЕМ, ДАЛЕКИХ ОТ РАВНОВЕСИЯ

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Окружающий нас мир находится в постоянном движении. В нем нет ничего неизменного. Каждое мгновение что-то меняется в этой гигантской лаборатории: из хаоса рождается упорядоченная целостность, или, наоборот, целостность превращается в хаос. Одной из познавательных моделей современной науки, раскрывающей механизмы самоорганизации и эволюции систем и позволяющей объяснить, как из хаоса рождается порядок, сталасинергетика, или теория самоорганизации. Она изучает поведение открытых, сложных, диссипативных, нелинейных систем, далеких от равновесия, общие принципы их самоорганизации и эволюции, особенности процесса смены их качественных состояний на пути развития.

Особую роль в функционировании таких систем играют случайность, случайные флуктуации параметров. При этом необходимо различать два типа случайностей. Первый дает начало направленной эволюции системы и имеет созидающий характер, второй порождает неопределенность, неоднозначность, разрушает и отсекает все лишнее. Дезорганизация и случайность на микроуровне выступают созидающей силой, упорядочивающей состояние системы на макроуровне, интегрирующей ее элементы в устойчивое единое целое. В результате их действия в системе возникают неустойчивости, которые могут служить толчком для возникновения из хаоса «зародышей» новых структур, которые при благоприятных условиях будут переходить во всё более упорядоченные и устойчивые. Их спонтанное (самопроизвольное) образование происходит за счет внутренней перестройки системы и синхронного (греч. synchronos - одновременный) кооперативного взаимодействия ее элементов. Это явление получило название самоорганизации.

Самоупорядочивание системы связано со снижением ее энтропии. Порядок и беспорядок, организация и дезорганизация выступают в диалектическом единстве, их взаимодействие поддерживает саморазвитие системы.

Идеи самоорганизации высказывались еще в традиционной классической науке XYIII-XIX веков (космогоническая гипотеза Канта-Лапласа, рыночная экономическая теория Смита, эволюционная теория Дарвина, теория Максвелла-Больцмана, описывающая поведение термодинамических систем и т.д.). Но лишь во второй половине ХХ века, когда был накоплен достаточный теоретический и практический опыт, разработан необходимый математический аппарат (системный анализ, топология, теория бифуркаций, нелинейная динамика, теория катастроф и др.), стало возможным детальное исследование поведения открытых систем, находящихся вдали от термодинамического равновесия, описание общих механизмов и закономерностей их развития.

В семидесятых годах ХХ столетия термин «синергетика» стал названием общенаучного направления, которое строит новый образ мира природы, человека и общества как открытых диссипативных систем, развивающихся по нелинейным законам, раскрывает двойственную природу случайного, его созидающее и деструктивное начала, показывает, что чередование порядка и хаоса является фундаментальным принципом развития.

Описывая процесс самоорганизации, Г. Хакен отмечает, что возникающая из хаоса упорядоченная структура является результатом конкуренции множества виртуальных состояний, заложенных в системе. Вследствие конкуренции происходит самопроизвольный выбор той структуры, которая наиболее адаптивна к сложившимся на данный момент как внешним, так и внутренним условиям.

В системе под влиянием поступающих извне ресурсов идет медленное количественное накопление несущественных изменений, что приводит к ослаблению гомеостаза. Это происходит до определенного предела, за которым наблюдается кардинальное изменение ее состояния, которое осуществляется практически мгновенно, скачком. Система временно оказывается в неустойчивом состоянии, «теряет память», и характер ее последующего развития определяется только теми случайными факторами, которые в этот момент действуют на систему. Для выхода из него у системы есть две возможности: деградация, разрушение, инволюция либо самоорганизация, усложнение, эволюция. Количественные изменения переходят в качественные, и весь процесс развития системы можно представить как череду сменяющих друг друга медленных и скачкообразных изменений.

2.2.2. СЦЕНАРИЙ САМООРГАНИЗАЦИИ