устойчивые - центростремительный фокус, сходящийся узел;
промежуточный - седло;
неустойчивые - расходящийся узел, центробежный фокус.
Ещё один типичный пример динамичной модели – модель "хищник - жертва", описывающая взаимоотношение, например, карасей и щук. Фазовое пространство такой модели - квадратная диаграмма на плоскости, отображающая по оси X - количество карасей, по оси Y- количество щук. Точка P - положение равновесия. Пусть точка A соответствует равновесному количеству карасей при количестве щук, меньшем равновесного.
С течением времени, в системе устанавливаются колебания. Равновесное состояние на диаграмме неустойчиво. Установившиеся колебания изображаются замкнутой кривой на фазовой плоскости, которая называется предельным циклом.
№10. Аттракторы. Цели эволюции
Понятие “аттрактор” (attrahere - лат., притягивать) близко к понятию “цель”. Это абстрактный объект, который располагается в фазовом пространстве.
В фазовом пространстве к аттрактору сходится множество траекторий.
Аттракторы изображаются в фазовом пространстве в виде фазовых портретов.
Под аттракторами в синергетике понимают относительно устойчивые состояния (или траектории) системы, которые “притягивает” к себе множество других траекторий системы, определяемых разными начальными условиями.
Аттракторы можно трактовать как аналоги второго начала термодинамики для открытых нелинейных сред. Второй закон термодинамики говорит о том, куда идут процессы в закрытых системах (и в системах, близких к равновесию). Они ведут к тепловому хаотическому равновесию, к состоянию с наибольшей энтропией. Этот путь эволюции называется “термодинамической ветвью”. Аттракторы эволюции открытых нелинейных сред показывают, куда эволюционируют процессы в такого рода средах.
За аттракторами стоят визуальные образы неких каналов (конусов или воронок), которые свертывают, втягивают в себя множество траекторий динамики системы, предопределяют ход эволюции системы на участках, даже отдаленных от непосредственного “жерла” таких “воронок”. В синергетике под аттракторами часто понимают даже реальные структуры в пространстве и времени, на которые выходят процессы самоорганизации в открытых нелинейных средах.
Наличие структур-аттракторов с точки зрения онтологии является одной из важнейших причин существования двух противоположностей - дискретного и непрерывного.
Структуры-аттракторы выглядят как цели эволюции. В качестве таких целей могут выступать как хаотические состояния, так и различные типы структур, имеющих симметричную, правильную архитектуру и возбуждаемых в среде в некотором смысле резонансно.
Возбуждение симметричных структур при случайных флуктуациях маловероятно и требует, или вмешательства человека, его научных знаний и умений, или наличия трафарета резонансного возбуждения, например, в виде генного аппарата (репликации ДНК), перенесения копий, распознавания и считывания их, строительства по плану.
№11. Странный аттрактор – “привлекающий хаос”
Аттрактор, переводящий систему в хаотическое состояние.
Хаотический аттрактор, определяет границы неустойчивости нелинейных систем.
Странный аттрактор - локальная область фазовом пространстве, в которой наблюдаются спонтанные скачки изменения состояния системы.
Аттракторы, отличные от состояний равновесия и строго периодических колебаний, получили название странных аттракторов и связываются с проблемой турбулентности вихревого течения струй вещества, при котором происходит сильное перемешивание.
Странный аттрактор - один из видов аттракторов. Фазовый портрет странного аттрактора - это не точка и не предельный цикл, как это имеет место для устойчивых равновесных систем, а некоторая область, по которой происходят спонтанные (случайные) блуждания. Странные аттракторы часто называют “привлекающим хаосом”.
Метафора странного аттрактора имеет глубокие онтологические корни. Это существование некоторых “сопряжённых” состояний, в которые система может попадать в зависимости от предшествующего “исторического” пути. Попадая в одно из сопряженных состояний, система может спонтанно, скачком перескакивать в другое сопряженное состояние (и наоборот).
Наличие “сопряжённых” состояний, когда достаточно минимального воздействия на микроуровне, чтобы произошли изменения на макроуровне, показывает связь хаоса и порядка. Это способ самоорганизации, прорыв хаоса с микроуровня на макроуровень. С одной стороны, наличие структур-аттракторов с точки зрения онтологии является одной из важнейших причин существования двух “простых” противоположностей в виде дискретного и непрерывного. То, с другой стороны, наличие “сопряжённых” состояний в структурах-аттракторов составляет одну из причин существования “сопряжённых” противоположностей в виде взаимодействующих компонентов, как например, противоположные заряды.
Неизбежный распад сложных быстро развивающихся структур - одна из объективных закономерностей окружающего мира. Например, существует определенный тип систем, типа астероидов, комет или различных социальных систем, которые ведут себя принципиально стохастически и описываются странными аттракторами. Их поведение непредсказуемо вовсе не потому, что люди не имеют средств проследить и рассчитать их траектории, а потому, что мир так устроен.
Оказывается, огромное количество явлений нашего мира на различных уровнях его организации (мико-, макро-, мега-) демонстрируют хаотическое и вероятностное поведение в стиле странных аттракторов. Организация нашего мира такова, что всё в нём, в общем, устойчиво, но устойчиво лишь относительно, до определенной степени на некоторой стадии развития. Все в мире метастабильно. Сложноорганизованные системы имеют тенденцию распа-даться, достигая своего развитого состояния.
Однако, системы, описываемые странными аттракторами, то есть хаотизированные, неустойчивые системы, нельзя считать абсолютно неустойчивыми. Ведь для таких систем возможно отнюдь не любое состояние, а лишь состояние, попадающее в ограниченную, детерминированную область фазового пространства.
Неустойчивость означает случайные движения внутри вполне определенной области параметров системы. Значит, здесь имеет место не отсутствие детерминизма, а иная, более сложная, даже парадоксальная закономерность, иной тип детерминизма. Изучение странных аттракторов (в частности, построение их фазовых портретов) есть, по сути, открытие законов и границ неустойчивости нелинейных систем.
№12. Бифуркации. Разветвления и выбор
Структура мира основана на тонкой игре непрерывного и дискретного. Это подтверждается математическим моделированием и описанием отдельных явлений мира.
Дискретное более заметно. Функции, описывающие связь непрерывного и дискретного, характеризуются своими особенностями.
Бифуркации - это особенности функций, описывающих наиболее характерное поведение нелинейных систем. Бифуркации - это характерные события в жизни нелинейных систем.
Управляющие параметры - параметры порядка
Любая реальная сложная система описывается нелинейной системой уравнений, которая имеет целый спектр решений, представленных в фазовом пространстве множеством ответвлений. Разветвления решения в виде развилок траектории в фазовом пространстве проявляются при изменении значения некоторых параметров системы - управляющих параметров. Часто их называют параметрами порядка.
Изменения управляющих параметров способны вызвать катастрофические, то есть большие скачки в состоянии системы, и эти скачки осуществляются практически мгновенно. При изменении параметров порядка в системе наблюдаются различные переходные явления, которые можно представлять с помощью диаграмм бифуркации. Сама точка ветвления носит название точки бифуркации (лат. - раздвоение, размножение) или "точкой катастрофы".
Физический смысл бифуркации таков: точка бифуркации - это точка ветвления путей эволюции открытой нелинейной системы. Бифуркации - это ветвления в поле путей развития открытой нелинейной системы в узловых точках аттракторов.
Бифуркация - это событие. Например, на рисунке модель сети Петри иллюстрирует процесс бифуркации в виде события. Это срабатывает переход, переводящий скачком указатель-фишку из входной позиции либо в левую, либо в правую выходную позицию.
Нелинейные системы всегда "таят" в себе бифуркации. Существует два подхода к исследованию открытых нелинейных систем:
изменение среды и 2) изменение воздействий.
Изменение среды: изменяя характеристики самой среды, в результате режимы становятся неустойчивыми и возникают бифуркации.
Изменение воздействий: изменяя топологию воздействия на одну и ту же среду, получая различные неустойчивые режимы и вызывая бифуркации.
В первом случае бифуркации получаются при изменении самой среды, во втором случае - как результат внутреннего, имманентного развития процессов в заданной среде.
Малая флуктуация управляющего параметра может иметь определяющее значение для системы. Система начинает развиваться альтернативно - либо по одной, либо по другой ветви. В биологической эволюции такие флуктуации проявляются в виде мутаций, изменчивости. С другой стороны, естественный отбор обеспечивает устойчивость системы.
Усложнение структуры и поведения системы тесно связано с появлением новых путей развития в результате бифуркаций. В сильно неравновесных условиях процессы самоорганизации соответствуют "тонкому взаимодействию" между случайностью и необходимостью, флуктуациями и детерминистскими законами. Вблизи бифуркаций, то есть резких, "взрывных" изменений системы, основную роль играют флуктуации или случайные элементы, тогда как в интервалах между бифуркациями преобладает детерминизм.
Ситуацию, возникающую после воздействия флуктуации на систему и возникновения новой структуры, И. Пригожин назвал порядком через флуктуацию или “порядком из хаоса”. Флуктуации могут усиливаться в процессе эволюции системы или затухать, что зависит от эффективности “канала связи” между системой и внешним миром.
Имеется множество наглядно-образных представлений бифуркации в мифах и сказках. Например, размышление сказочного героя на развилке дороги как выбор судьбы.
Другим примером является образ эволюционного дерева. Оно наглядно демонстрирует поле ветвящихся путей эволюции живой природы. Прохождение через точки ветвления - сделанный “выбор” - закрывает другие, альтернативные пути, и открывает новые перспективы, делая тем самым эволюционный процесс необратимым. Эволюционное дерево в биологии, по существу, аналогичный образ диаграммы бифуркаций в синергетике. Аналогичные ассоциации вызывает понятие и образ “дерева поиска”.
№14. Поле путей развития. Спектры структур-аттракторов
Возможен не любой путь эволюции нелинейной системы, а лишь определённый спектр этих путей.
Для открытых нелинейных сред существует поле путей развития в виде спектра структур-аттракторов, возбуждаемых различной топологией начальных воздействий на среду.
Для сложных нелинейных систем существует множество альтернативных путей развития не в смысле пучка траекторий, как множества непрерывных функций, которые плавно меняются в зависимости от начальных и текущих условий. Множество путей развития дискретно - это действительно альтернативные пути.
Альтернативные пути развития формируются, прежде всего, из-за особенности сложных нелинейных систем иметь некоторые псевдо-устойчивые состояния - аттракторы, между которыми переход осуществляется скачком - в виде бифуркации. Наиболее адекватный образ поля путей развития - граф переходов, где вершины символизируют аттракторы, а бифуркации - варианты возможных переходов (ребер графа) из текущей вершины во множество других вершин.
В реальных ситуациях граф переходов для сложных нелинейных систем не является строго детерминированной структурой. Некоторые вершины и пути могут появляться или исчезать в зависимости от изменения текущих условий и от того, по какому пути произошёл переход.
Эволюционируя, системная организация может приобретать новые качества, которые, в свою очередь, могут “сформировать” новые состояния-аттракторы. Наиболее адекватно моделирование такого поля путей развития представляется при помощи динамичных сетей Петри, в которых такой механизм самомодификации структуры сети (множества вершин и переходов) уже изначально заложен.
Множество траекторий (в смысле последовательности переходов вершин) в динамично перестраивающейся структуре состояний-аттракторов - вот концептуальный образ поля путей развития. Спектр состояний формируется из комплектов вершин (состояний-аттракторов) на основании возможных (виртуальных) траекторий переходов в такой динамично перестраивающейся структуре.
Нелинейная система не жёстко следует “предписанным” ей путям. Она совершает блуждания по полю возможного - множеству аттракторов динамично перестраивающейся структуры. В каждом конкретном случае спонтанно актуализируется лишь один из возможных путей. Это в некотором смысле расширяет само понятие детерминизма, так как в таком понимании реально присутствует противоположный детерминизму момент - случайность, неустойчивость. Такая неустойчивость не заменяет и не отменяет детерминизм, а скорее всего, дополняет и видоизменяет его. Доказано, что спектр структур-аттракторов существует вблизи LS-режима с обострением и динамично перестраивается. Это часто связано с увеличением сложности эволюционирующей системы.
Таким образом, возможные формообразования дискретны, квантованы. Промежуточные эволюционные формы неустойчивы. Им трудно сохраниться, потому что они эволюционировали к более устойчивым состояниям и не выдержали конкуренции с современными формами.
Синергетика ставит задачи: например, определить спектры структур-аттракторов биологических форм, экономических и политических структур, возможных организационных структур компаний. Это даёт возможность относительно простого описания сложных систем и понимание сложного на уровне общих тенденций, с точки зрения возможных в нём направлений течения эволюционных процессов.
№20. Неустойчивость и колебательный режим
Устойчивость и неустойчивость диалектичны: из неустойчивости вырастает устойчивость, а устойчивость рано или поздно оборачивается неустойчивостью.
Устойчивость и неустойчивость, сменяя друг друга, порождают колебательный режим.
Неустойчивость в синергетике можно понимать двояким образом: 1) ситуации выбора в момент бифуркации, когда открываются разные пути развития в виде выхода на тот или иной аттрактор и 2) неустойчивость в смысле чувствительности процессов к малым флуктуациям.
С точки зрения методологии, более правильное понимание неустойчивости относится ко второму случаю. Под неустойчивостью понимаются режимы с обострением (blow up) - режимы сверхбыстрого нарастания, развития процессов с нелинейной положительной обратной связью. Неустойчивость - это вероятностный характер распада сложноорганизованных структур вблизи момента обострения.
Неустойчивость не всегда есть зло. Она может выступать условием стабильного и динамичного развития. Только системы, далекие от равновесия, системы в состоянии неустойчивости, способны спонтанно организовывать себя и развиваться. Абсолютная устойчивость и равновесность - это в определенном смысле тупики эволюции. Без неустойчивости нет развития. Развитие приходит через неустойчивость и случайность.
Открытые нелинейные системы постоянно балансируют между хаосом и порядком в состоянии динамического равновесия. Это метастабильное равновесие достигается за счёт замыкания циклов взаимного переключения режимов размывания (HS-режим) и локализации (LS-режим) посредством хаоса в роли переключателя. Такой колебательный процесс предотвращает распад сложной структуры из-за её неустойчивости вблизи момента обострения, гармонизируя темпы развития различных фрагментов сложной структуры.
В такой роли хаос гармонизирует сложную структуру, “склеивая” простые структуры внутри сложной, синхронизируя их темпомиры, заставляя их жить когерентно. Хаос выступает в качестве средства борьбы со смертью системы, организации, а вернее, хаос является средством продления жизни сложной структуры.
Существуют некоторые универсальные, свойственные и живому, и не живому, законы ритма, циклической смены состояний: подъем - спад - подъем и т.д. Только следуя “ритмам жизни”, колебательным режимам, системы могут поддерживать свою целостность и динамично развиваться.
За переходы между “разгоранием” - локализацией и “угасанием” - размыванием открытой нелинейной среды ответственен хаос. Например: бодрствование и сон, подъем и спад творческой активности, подъем и спад экономической и политической деятельности в социуме.
№21. Пульсации во времени и пространстве
Фундаментальный принцип поведения сложных систем - это циклическое, то есть периодическое чередование стадий эволюции и инволюции.
В природе все изменения происходят с различными скоростями. Два типа скоростей эволюционных процессов являются принципиальными: быстрые и медленные. Первые называют революциями, бифуркациями, скачками природы. Вторые - адаптациями, стабильностью, приспособлением.
Пульсации во времени и пространстве ритмов и форм нелинейных систем - одна из основных характеристик эволюции.
Пульсации в эволюции сложных нелинейных систем существуют на всех стадиях, включая и стадии устойчивого роста. Режимы замедления и распада, хотя бы частичного, и объединение, возникновение новых форм построения эволюционного целого неизбежны.
Динамика развития сложных социальных организаций и структур связана:
с периодическим чередованием режимов убыстрения процессов и их замедления - в виде пульсаций во времени, а также,
с периодическим чередованием режимов структуризации и стирания различий в виде частичного распада структур с периодическим смещением фокуса влияния от центра к периферии и обратно - в виде пульсаций в пространстве.
Существуют глубокие аналогии между историческими свидетельствами о циклах процветания, гибели цивилизаций и циклами Н.Д. Кондратьева, колебательными режимами Дж.К. Гелбрайта и этногенетическими ритмами Л.Н. Гумилёва.
В хронологии человечества имеет место сокращение длительности исторических периодов – “третья волна” Элвина Тофлера. Со временем происходит уплотнение исторических событий. История становится всё более концентрированной.
С другой стороны, пульсации в пространстве: “первая волна” - внедрение сельского хозяйства 10 тысяч лет назад - распределение в пространстве в виде поместий, хуторов, общин; “вторая волна” - промышленная (индустриальная) революция в конце 17 века - централизация производства и концентрация людей в крупных городах и промышленных центрах; “третья волна” - информационная революция (постиндустриальное общество) в середине 20 века - тенденция к децентрализации производства и населения.
Рост населения с обострением ведёт не только к существованию колебаний во времени численности населения, но и к наличию колебаний по пространству, к определённым формам пространственного расселения населения, в том числе к определенным формам урбанизации.
Например, сеть городов с хорошо развитой инфраструктурой в Германии даёт правильную гексагональную решётку - аттракторов процессов урбанизации (решётки Кристаллера). Оптимальный размер города - порядка 100-300 тысяч жителей, это в некотором смысле “квант урбанизации”. Мегаполисы, по сути, представляют собой конгломерат городов. Например, Москва состоит примерно из 40 “квантов урбанизации”.
№23. Хаос и порядок - способ самообновления
Хаос разрушителен и созидателен одновременно. Порядок проявляется в хаосе, хаос проявляется в порядке.
Хаос не только фактор разрушения, но и сила, выводящая на аттрактор, на тенденцию самоструктурирования нелинейной среды.
Хаос конструктивен через разрушительность (структура строится благодаря хаосу) и разрушителен через конструктивность. При этом возникающие сложные структуры метастабильны, а вблизи момента обострения становятся неустойчивыми. Хаос уничтожает ненужное слабое, то, что само вскоре отпадёт. Он ускоряет кончину ради создания нового.
С одной стороны, конструктивность и созидательность хаоса проявляется в выходе на аттрактор, на тенденцию самоструктурирования нелинейной среды, проявляясь в разрушении “ненужного”, чтобы на этом фоне четко проступила относительно устойчивая структура. Это тенденция к порядку.
С другой стороны, возникшая сложная структура лишь относительно устойчива. Длительное время, вдали от момента обострения, она существует метастабильно, но вблизи момента обострения она имеет тенденцию спонтанно распадаться, ибо становится чувствительной к малым возмущениям, флуктуациям.
У хаоса в нелинейных открытых системах имеется ряд функций. Переводя состояние системы на один из аттракторов, - хаос определяет путь эволюции. Синхронизируя темпомиры, хаос гармонизирует темпы развития различных фрагментов сложной структуры. Переключая различные режимы развития системы, хаос переводит от одной относительно устойчивой структуры к другой. Замыкая циклы взаимного переключения режимов размывания (HS-режим) и локализации (LS-режим), хаос предотвращает распад сложной структуры из-за её неустойчивости вблизи момента обострения. В этом проявление хаоса как средства борьбы со смертью систем.
Хаос и порядок - это две стороны единого диалектического начала природы. Хаос на микроуровне прорывается на макроуровень в виде возникновения метастабильных упрорядоченных структур в системах.
Также как сам порядок на макроуровне разрушается со стороны микроуровня, хаос разрушает то, что он сам построил.
Такова двойная природа хаоса: он порождает порядок и удерживает открытую нелинейную систему, организацию в состоянии метастабильного равновесия и одновременно является механизмом разрушения системы.
№25. Время
Нет науки о времени, есть проблема времени. Время - это осознанная реальность, в которой необходимо действовать. Будущее не предсказывают, а создают. Время можно измерять расстоянием в пространстве, а пространство - временем в пути.
В разных науках сложились различные представления о природе времени. В классической физике господствуют представления об абсолютном времени и пространстве, которые являются неким вместилищем мира. В биологии и геологии время представляется совсем иначе - как множество качественно различных периодов. Таковы, например, эры и периоды в геологическом прошлом, времена года, стадии индивидуального развития животных. Эти периоды выделяются не априорно, а в соответствии с изменениями существующих в них объектов. Например, каждый геологический период характеризуется своей флорой и фауной, каждое время года - определенными фенофазами растений, каждая стадия развития животного - характерным набором морфологических и физиологических признаков. Время оказывается не вместилищем мира, а самой его тканью, оно не фон, на котором происходит изменение объекта, а само это изменение.
Естественнонаучный подход
В современном обществе наиболее распространено понятие физического времени, где существуют два диаметрально противоположных представления о природе времени и пространства. Субстанциальная концепция изучает время как самостоятельную и независимую сущность. Реляционная концепция связывает представления о времени только с отношениями между материальными сущностями или между происходящими с ними событиями. Время рассматривается как свойство взаимодействия материальных тел.
Сейчас синергетика вносит решающий вклад в формирующуюся единую естественнонаучную концепцию времени. И эта концепция времени есть концепция эволюционная. Можно с достаточной уверенностью утверждать, что в современном естествознании, в том числе и в синергетике, преимущественное влияние имеют реляционные представления о времени. Стоит отметить, что в некоторых теориях “исходными” как раз берутся свойства пространства и времени, и из них выводятся основные физические законы, управляющие материей. Однако существует обоюдная зависимость между временем и материей.
Если классический идеал научного знания основан на точности, однозначности и детерминизме, то синергетический взгляд на мир показал принципиальную неоднозначность будущего, ограниченность временного горизонта его предсказуемости. В настоящем должно присутствовать не одно будущее, а все его возможные варианты.
Точки бифуркаций, выбора системой дальнейшего пути развития, дробят однозначный ход явления, превращая его в “дерево возможностей” на поле путей развития. Но в каждой точке выбора одна из этих возможностей реализуется, другие – нет.
Асимметрия прошлого и будущего относительно настоящего заключается в том, что мы можем (хотя бы в принципе) знать, какие из возможных выборов система сделала в прошлом, как она пришла к нынешнему состоянию, но принципиально не можем знать, какие выборы сделает в будущем.
На поле путей развития реальный путь развития системы из прошлого до настоящего можно представить в виде конкретной неразветвленной линии на фоне возможных, но не реализованных путей. А вот из настоящего в будущее ведут только разветвляющиеся возможные линии. Таким образом, история явления даёт знание о пройденном им во времени конкретном пути - о прошлом этого явления. Онтологическое различие прошлого и будущего ведёт к гносеологическому различию. Знание о прошлом и о будущем – разные виды знания.
Время как фактор измерения
Существует два представления об измерении времени: одно - космическое время, другое - субъективное. С одной стороны, человек осознает необъятность космического времени, с другой стороны в субъективном времени протекает быстротечная человеческая жизнь. Для овладения безмерностью космического времени и быстротечностью людской жизни человечество создало разговорный язык в виде символических структур. Человек может понимать и говорить о прошлом, настоящем и будущем.
Рассматривая качественное различие космического и человеческого времени, мы знаем, что человеческое время (ощущение текущего момента) протекает как мгновение на фоне космического времени. Поэтому мгновение стали рассматривать как “сейчас”, как точку на ординате времени. Для того, чтобы было это сейчас, оно должно быть постигнуто сознанием. Сознание воспринимает мгновение как движение от прошлого к будущему через настоящее.
Создание хронометров (часов) со шкалой-циферблатом, показывающим точное время, закрепило эту модель времени, когда “сейчас” - это точка на шкале времени. В этой модели мгновение невозможно выразить количественно.
Телеологический подход (гр. telos цель +...логия)
Одним из важнейших понятий, внесенных синергетикой в естествознание, является понятие аттрактора. Его существенными свойствами являются: 1) устойчивый предельный режим функционирования сложной системы, 2) когда явление, проходя точку бифуркации и выбирая путь дальнейшего развития, оно “выбирает”, по сути, одну из траекторий, ведущих к одному из конечного числа аттракторов, своеобразной цели.
Цель и есть само присутствие будущего в настоящем, особый способ бытия “будущих вещей” в настоящем. Это - что касается “целей природы”, объектной составляющей понятия цели в комплексе субъект-объект. Что же касается его субъектной составляющей, то цель есть понятие-инструмент познания нами будущего, присутствующего в настоящем. Только такое будущее нам и доступно. Цель есть инструмент власти субъекта над будущим.
В качестве гипотезы аттрактор может быть интерпретирован телеологически. Поскольку именно в точках бифуркаций система наиболее чувствительна к малым возмущениям, поэтому возможно именно в этих точках подталкивать её к выбору нужного нам конечного состояния. Интерес представляет дальнейшее развитие телеологического подхода к аттракторам.
Аттрактор есть некий физический эквивалент платоновской идеи – “цели природы”. Диссипативные процессы - это “молоток скульптора, отсекающий лишнее на пути к аттрактору, к реализации идеи”. Аттрактор, как правило, намного более прост, чем путь системы к нему. Следовательно, он легче поддаётся описанию и прогнозу.
В качестве примера “физических аттракторов” можно привести классификацию различных типов звезд и звёздных систем, видов животных и растений, типов кристаллов и т.д.
Время в теории исполнительного действия
Понимание феномена времени нужно искать на стыке человеческой субъективности с объективными закономерностями окружающего мира. В этом плане наиболее прагматичным является подход к проблеме времени на основе изучения свойств живого движения. Восприятие человеком окружающего мира в категориях пространства и времени происходит только в процессе и благодаря живому движению, а время и пространство - неотъемлемые атрибуты живого движения.
Настоящее, как миг между прошлым и будущим - это только словесная метафора. Текущий момент времени с точки зрения живого движения имеет вполне определенную структуру. Реально же текущий момент восприятия в процессе живого движения к нам тянется из прошлого, которое неразрывно связано с будущим. Понимая и воспринимая наше “сейчас” посредством живого движения, мы ещё живём прошлым и уже находимся в будущем.
Структура живого движения показывает, что именно механизм “восприятия-действия” лежит в основе отображения окружающей действительности в виде модели пространства-времени, где пространство воспринимается как некоторое “вместилище”, а время в виде последовательности событий. Анализ живого движения показывает, что “текущий момент времени” - это чисто модельный образ, выполняющий функцию удержания внимания субъекта на совершаемом действии. Сам текущий момент времени “размазан” и имеет условную длительность порядка такта корректирующего движения (около 150 - 250 мс).
Наряду с экологическим подходом к обоснованию пространства-времени существует концепция физического пространства-времени, где параметры времени и пространства можно измерять при помощи приборов и получать результаты, независимые от субъективного восприятия. Это не противоречит экологическому подходу, а лишь дополняет его.
Закончив изложение сути концепций синергетики, необходимо заметить, что в течение последнего десятилетия всё большее внимание в дискуссиях по методологическим аспектам экономических исследований привлекают концепции синергетики и тесно связанной с ней теории хаоса. Появление основных концепций синергетики ассоциируется во многом с научным творчеством Ильи Пригожина, лауреата Нобелевской премии в области химической физики, известного бельгийского учёного русского происхождения. Изучая физику неравновесных систем, И. Пригожин открыл новые эффекты, которые лаконично отражены в названии известной книги “Порядок из хаоса”. Синергетику часто называют наукой о сложном, учением о самоорганизации, об универсальных закономерностях эволюции сложных динамических систем, претерпевающих резкие изменения состояний в периоды нестабильности. Один из основателей синергетики, немецкий физик Г. Хакен определял её не только как науку о самоорганизации, но и как теорию “совместного действия многих подсистем, в результате которого на макроскопическом уровне возникает [новая] структура и соответствующее функционирование”.
Хаос и порядок (синергетический подход)
Центральной проблемой синергетики является взаимоотношение порядка и хаоса. Возможны следующие отношения порядка и хаоса в различных системах: 1) порядок переходит в хаос; 2) хаос - в порядок; 3) порядок - в новый порядок; 4) хаос - в новый хаос; 5) сочетание хаоса и порядка.
Синергетический подход – формулировка универсальных законов, применимых к сложным системам. В этой области изучаются системы, которые могут путём самоорганизации образовывать пространственные, временные или функциональные структуры. В синергетике сосредотачивается внимание на качественных макроскопических изменениях, которые сопровождаются появлением новых структур или функций. Ограничение количественными макроскопическими изменениями – цена, которую приходится платить, чтобы найти общие принципы. Предполагается, что на рассматриваемую систему наложены внешние связи, такие, как вполне определённое количество энергии, подводимой к системе, то есть она диссипативная. При изменении этого управляющего параметра может возникнуть неустойчивость, и система переходит в новое состояние.
В синергетике показано, что в такой точке потери устойчивости неустойчивыми становятся, вообще говоря, небольшое число коллективных мод, которые служат параметрами порядка, описывающими макроскопические переменные, то есть параметры порядка, определяют поведение микроскопических частей системы в силу принципа подчинения. Так возникновение параметров порядка и их способность подчинять позволяют системе находить свою структуру. При изменении управляющих параметров в широком диапазоне системы могут проходить через иерархию неустойчивостей и сопровождающих их структур.
Любая материальная система стремится к переходу от менее устойчивого состояния к более устойчивому состоянию и, в конечном счёте, к достижению максимальной устойчивости (при данных условиях) состояния. Этот поиск проявляется в двух противоположных тенденциях: 1) стремление к максимально неупорядоченному состоянию (хаосу) в замкнутых (изолированных от внешних воздействий) системах; и 2) стремление к тем или иным формам упорядоченности (при определенных условиях) в открытых системах.
Согласно современным научным данным, для нашей Метагалактики, скорее всего, характерен второй сценарий эволюции, то есть стремление порядку. Так, средняя плотность вещества и полей в нашей Метагалактике меньше критической (10-29 г/см3).
Ситуация, однако, осложняется тем, что грань между замкнутой и открытой системой не абсолютна: с одной стороны, замкнутая система может стать открытой вследствие изоляции её от среды. Поэтому рост хаоса может сменяться его уменьшением, а уменьшение - ростом. Таким образом, как стремление к хаосу, так и к порядку в мире обычных линейных систем оказывается, вообще говоря, неустойчивым. Линейная система отличается от нелинейных своим пассивным характером, то есть неспособностью к самодействию (способностью испытывать лишь внешние воздействия). Ввиду неустойчивости любых переходов от хаоса к порядку и обратно, максимальная устойчивость может быть достигнута лишь путём преодоления самой противоположности между хаосом и порядком. Диссипативные системы, существование которых поддерживается обменом вещества, энергии и информации со средой, представляют собой пример преодоления противоположности между хаосом и порядком путём их сочетания. Диссипативная система не только возникает, но и существует за счёт поглощения порядка из среды (так сказать, “питается” порядком) и, следовательно, хаоса.
Таким образом, синтез порядка и хаоса, осуществляемый диссипативной системой, состоит в том, что теперь упорядоченная структура не может существовать без неупорядоченной, порядок без хаоса. Порядок и хаос, вместо того чтобы исключать друг друга, как это наблюдается в случае “равновесных” систем, теперь оказываются взаимосвязанными – дополняют друг друга так, что порядок не может существовать без порождающего его хаоса: “хаос и порядок оказались связанными совершенно неожиданным образом”.
Развитие есть рост степени синтеза порядка и хаоса, обусловленный стремлением к максимальной устойчивости. Очевидно, что понятие развития в этом смысле имеет универсальный характер, будучи одинаково применимо как в сфере неорганических, так и биологических и социальных явлений. Общность этого понятия объясняется тем, что в его определении использованы представления о порядке, хаосе и устойчивости, универсальность которых не подлежит сомнению.
Космологические представления о процессе развития Вселенной, коротко могут быть сведены к следующим положениям.
1. Мы живём в высокоорганизованном развивающемся мире, более того, вне развития такой мир существовать не может.
2. Развитие Вселенной носит направленный характер - от исходного хаоса к нарастающему порядку.
3. В основе процесса развития выявляются две противоположные тенденции. Первая, назовём её условно разрушительной, формируется в результате присущего материи стремления к достижению равновесных состояний. В случае изолированных систем эта тенденция ведёт со временем к неизбежному приходу системы в состояние термодинамического равновесия, что сопровождается разрушением высокой упорядоченности. Такое свойство материи получило название самоорганизации. Созидательная тенденция господствует только в открытых системах, обеспечиваемых притоком извне энергии, вещества и информации.
4. Научные представления о процессе развития Вселенной показывают, что от её рождения и до наших дней в ней в целом господствует созидательная тенденция. По ходу своего развития во Вселенной возникла иерархия разномасштабных открытых систем от самых крупных, таких как сверх скопления галактик, и до самых мелкомасштабных, наблюдаемых в нашем непосредственном окружении на планете Земля. Сама Вселенная, состоящая из атомарного вещества излучений (вещественная вселенная), также может рассматриваться как самая крупная из известных человечеству открытых систем. Её внешняя среда – физический вакуум.
Что же определяет наблюдаемый поступательный характер развития Вселенной? Развитие вещественной Вселенной определяется свойствами микромира элементарных частиц и физическими законами, которые управляют их поведением. Выяснилось, что поступательное развитие мегамира возможно при условии, что в этом мире существует феномен, называемый П. Дэвисом “тонкой подстройкой Вселенной”. Результат теоретических расчетов оказался сенсационным. Изменение даже одной фундаментальной физической постоянной в пределах 10-15 % в ту или другую сторону привело бы к вырождению Вселенной, в ней не смогли бы образовываться основные устойчивые структуры – ядра, атомы, звезды, галактики. Знакомая нам Вселенная сегодняшнего дня превратилась бы в нечто подобное “фотонно-лептонной пустыне”. Но это не всё. Кроме жёсткого пакета фундаментальных постоянных, в понятие “тонкой подстройки” входит также большое число “случайных” обстоятельств, отсутствие каждого из которых оставило бы процесс направленного развития на некотором промежуточном этапе, не позволив возникнуть тому, что мы наблюдаем сегодня. “…Основные законы природы – утверждает К. Форд, - являются вероятностными законами”. И в этом с ним согласны многие известнейшие физики ХХ в., такие как Н. Бор, Э. Шредингер, В. Паули, В. А. Амбарцумян и др.
В общем, здесь можно заключить, что законы природы, начиная с микромира, есть результат самоорганизации, развития от хаоса к порядку, который сопровождается формированием новых законов природы (результат отбора из альтернативных законов в соответствии с критерием устойчивости), которые впоследствии пытается постичь субъект предвидения. Интересно, что есть идея, согласно которой Вселенная формировалась по законам, предполагающим появление человека-наблюдателя – антропный принцип.
В настоящее время появляются новые гипотезы, позволяющие более тесно связать различные события с реальным миром, основанные на понятии центра притяжения.
Если вывести маятник из состояния равновесия, он вернётся в строго определённую точку - это так называемый пунктуальный центр тяготения. В дальнейшем были открыты значительно более сложные центры притяжения, связанные с множеством точек (назовём их “странными центрами”). Система двигается от одной точки к другой - это смесь уравновешенности и неуравновешенности.
Большой интерес для физиков, химиков, метеорологов и экологов представляет факт, что окружающий нас мир, экология и даже нервная система могут быть поняты лучше, если смотреть на них одновременно с позиций хаоса и порядка. Они определяются “странными центрами”, а, следовательно, сочетают уравновешенность и неуравновешенность, именно поэтому так трудно предсказать, что произойдёт в дальнейшем.
Одним словом, научные достижения толкают нас за пределы ньютоновских концепций в экзотическую теорию хаоса и самоорганизованую критичность. Говоря в двух словах, они утверждают, что структура и стабильность находятся внутри самой видимой беспорядочности и нелинейных процессах. С тех пор, как научные революции в прошлом изменили сущность конфликта, для российских стратегов становится жизненно важным понимать происходящие изменения. С одной стороны это важно с технологической точки зрения: новые принципы производят новые виды вооружений как, например, квантовая теория и теория относительности сопровождали появление ядерного оружия. Мир зачастую представляется нам как место, полное противоречий и беспорядка и мы ищем такие рамки, которые наполнят его смыслом. Эти рамки были полностью установлены физическими науками, подобно тому, как в 18 веке бытовало мнение, что движение небесных тел подобно работе огромного часового механизма. Научные достижения, кроме того, показывают нам новые пути понимания окружающей среды и могут подразумевать инновации по решению политических дилемм. Несмотря на желание стратегического сообщества ухватиться за технологические преимущества, которые можно извлечь из изменений, вполне возможно адаптировать эти достижения для стратегического мышления.
Сочетание неустойчивости и избирательной разрушительности с творением новых желательных процессов – это управляемый хаос.
Метелёв А.Е.,
к.с.х.-н., доцент Омского
института (филиала) РГТЭУ |
