Динамические структуры синергетики Хакена и их «наддисциплинарность»
Явление динамической пространственной самоорганизации оказывается в центре синергетики Г. Хакена. С точки зрения последней приведенный выше эффект Бенара как типичный для синергетики процесс можно описать так.
Есть исходное состояние системы, в котором можно говорить об относительно независимом поведении ее элементов-подсистем и об их состояниях. И есть переход из этого состояния в новое динамическое макросостояние, где имеем дело С сильно коррелированным поведением микроэлементов-подсистем. Особенностью этого процесса является то, что исходные факторы — среда-система, внешнее воздействие (накачка) — не имеют структуры, а результат имеет структуру, которая диктуется свойствами системы-среды. Поэтому этот процесс называется самоорганизацией, в соответствии с чем Г. Хакен ввел для науки ®б этих системах название «синергетика» (от греч. synergetikos — Совместный). При этом у Хакена просматривается достаточно Четкая система понятий, образующая «ядро раздела науки» (ЯРН) синергетики, в рамках которого определяются ее «первичные идеальные объекты» (ПИО) — простейшие «динамические структуры», называемые у Хакена «модами»1, или «параметрами порядка», и способ построения из них «вторичных идеальных объектов» (ВИО) — различных динамических структур. Центральным процессом здесь оказывается процесс изменения (в том числе возникновения и исчезновения) динамических структур Mj (аналогов состояний физической системы на сх. 7.3) при изменении некоторого управляющего воздействия, характеризуемого управляющим параметром X (аналог Fна сх. 7.3). Динамические структуры характеризуются набором «измеримых величин» ц, (точнее — функций, поскольку элементом измерения является движение определенной формы), составляющих параметр порядка. Динамические структуры образуются согласованным поведением (движением) элементов системы — нелинейной среды (А), свойства которой определяют характеристики динамических структур — набор возможных мод[CCXV] [CCXVI].
Управляющее воздействие поддерживает эту нелинейную среду в неравновесном состоянии, т. е. эта среда составляет открытую (в нее постоянно поступает энергия, или вещество, или что-то иное) и диссипативную (из нее постоянно отводится, возможно, в преобразованной форме то, что поступает) систему. Динамические структуры живут за счет прокачки чего-то через эту среду. Диссипация (потери) играет важную стабилизирующую роль по отношению к динамическим структурам, а неизбежные спутники диссипации — флуктуации играют важную роль в процессе изменения динамических структур. В результате для ЯРН синергетики аналогом схемы 7.3 будет схема 14.1[CCXVII]. Теоретическая часть (Т) | |
t | i. |
Модельный: МдО^ , ) |
|
Схема 14.1
Здесь, как и в любом разделе физики (включая квантовую механику) и естественных науках вообще, наличествует операциональная часть, включающая операции приготовления lt;П| (нелинейной среды и управляющего воздействия, обеспечивающего ее неравновесность) и измерения |Иgt; («параметра порядка» t\j и «управляющего параметра» X, являющихся измеримыми величинами).
Математические представления синергетики с соответствующими уравнениями движения вышли из теории нелинейных колебаний и ряда разделов математики. Математическими образами динамических структур являются аттракторы — предельные для множества траекторий в фазовом пространстве множества точек, образующих «фокусы», «предельные циклы», «странные» аттракторы. Переход от одной динамической структуры к другой, т. е. возникновение новой динамической структуры, определяющейся соответствующими уравнениями движения, в которые входят управляющие параметры (математический образ управляющего воздействия), может быть неоднозначным. Кроме того, эти переходы часто происходят по упомянутой выше модели «динамического хаоса».
Многовариантный переход называется бифуркацией.Однако есть существенный момент, который делает синергетику, как и одного из ее прародителей — теорию колебаний, над- йисциплинарной наукой (а не междисциплинарной, или метанау- *°й, как ее часто характеризуют). Дело в том, что динамические ^Уктуры (как и колебания) описывают форму движения и безразличны к материалу среды (и связанному с ней конкретному тйпу движения), на котором она осуществляется. Синергетика, и теория колебаний, отличается от разделов физики, где °Рисываются модели движения объектов (физических систем), что она, по сути, рассматривает изменения формы движения, 'е- изменения качества (в классификации Аристотеля это другой тип движения, чем движение-перемещение). В синергетике ПИО — не простейшие физические системы, а простейшие дц. намические структуры, отвечающие отдельным параметрам по. рядка (модам), математическими образами которых являются соответствующие аттракторы. Из них состоят более сложные дц. намические структуры — ВИО. Центральными ее объектами оказываются не движение физических систем, а формы движе- ний, которые можно обнаружить в разных разделах науки. Как и в случае колебаний, форма движения, отвечающая той или иной динамической структуре, может реализовываться на нелинейных средах, принадлежащих разным разделам науки (механике, электродинамике и др.) или даже разным наукам-дисциплинам (физике, химии, биологии, социологии и др.). Соответственно для синергетики важны не свойства элементов (как в статистической физике), а характер связи между элементами, ответственный за характер нелинейности среды. В результате физические, химические, биологические и другие типы движения играют роль конкретного материала для динамических структур синергетики. В этом суть ее (и теории колебаний) надцисциплинарно- сти[CCXVIII]. И это совсем иная надцисциплинарность, чем в математике, в силу наличия модельного слоя и операций приготовления соответствующей неравновесной нелинейной среды и измерения параметров порядка динамической структуры. Синергетика является естественной наукой, а не математикой1, но и не физикой, что на схеме 14.1, проявляется в том, что «первичным идеальным объектом» здесь является мода Mj, которой на схеме 7.3, отвечающей физике, соответствует не система, а состояние системы.
Еще по теме Динамические структуры синергетики Хакена и их «наддисциплинарность»:
- Динамические структуры синергетики Хакена и их «наддисциплинарность»
- Бифуркации, неустойчивость и самоорганизация в естественной науке и натурфилософии