Реферати українською » Философия » Самоорганизация і саморозвиток


Реферат Самоорганизация і саморозвиток

Запровадження

Поява теорії самоорганізації в сучасному природознавстві ініційоване, певне, підготовкою глобального еволюційного синтезу всіх природничонаукових дисциплін. Цю тенденцію в значною мірою стримувало ту обставину, як разюча асиметрія процесів деградації та розвитку на живої і неживої природі. У класичної науці в XIX ст. панувало переконання, що матерії від початку властива тенденція до руйнації будь-якої упорядкованості, прагнення вихідному рівноваги (у енергетичному значенні це і означало невпорядкованість чи хаос). Такого погляду на речі сформувався під впливом рівноважної термодинаміки.

Ця наука займається вивченням процесів взаємоперетворення різних видів енергії. Нею встановлено, що взаємне перетворення тепла й досвід роботи неравнозначно. Робота може цілком перетворитися на тепло тертям чи іншими засобами, тоді як тепло повністю перетворити на роботу принципово неможливо. Це означає, що з взаимопереходах одних видів енергії до інших існує виділена сама природа заклала спрямованість. Знамените друге початок (закон) термодинаміки в формулюванні німецького фізика Р. Клаузиуса таке: "Теплота не переходить спонтанно від холодного тіла до більш гарячого".

Закон збереження та перетворення енергії (перше початок термодинаміки), у принципі, не забороняє такого переходу, аби кількість енергії зберігалося у колишньому обсязі. Але насправді це немає. Цю однобічність, односпрямованість перерозподілу енергії в замкнутих системах і підкреслює друге початок термодинаміки.

Для відображення цього процесу у термодинаміку було запроваджено нове поняття - "ентропія". Під ентропія стали знижувати міру безладдя системи. Більше точна формулювання другого початку термодинаміки такої вид: при самовільних процесів у системах, мають постійну енергію, ентропія завжди зростає.

Фізичний сенс зростання ентропії зводиться до того що, що що складається з деякого безлічі часток ізольована (із постійною енергією) система прагне перейти до стану з найменшої впорядкованістю руху частинок. Це і найбільш просте стан системи, чи термодинамічне рівновагу, у якому рух частинок хаотично. Максимальна ентропія означає повне термодинамічне рівновагу, що еквівалентно хаосу.

Загальний висновок досить сумний: необоротна спрямованість процесів перетворення в ізольованих системах рано чи пізно призведе до перетворення всіх його видів в теплову енергію, яка розвіється, тобто. загалом рівномірно розподілиться поміж усіма елементами системи, що й означати термодинамічне рівновагу чи хаос. Якщо Всесвіт замкнута, що його чекає саме така незавидна доля. З хаосу, засвідчували древні греки, вона, в хаос ж, за припущенням класичної термодинаміки, і повернеться.

Виникає, щоправда, цікавий питання: якщо Всесвіт еволюціонує лише у хаосу, те, як воно могло б виникнути й зорганізуватися до нинішнього упорядкованого стану. Але цього питанням класична термодинаміка не задавалася, бо в епоху, коли нестаціонарний характер Всесвіту не обговорювалося. Саме тоді єдиним німим докором термодинаміці служила дарвінівська теорія еволюції. Адже гаданий нею процес розвитку рослинного й тваринного світу характеризувався його безперервним ускладненням, наростанням висоти організації та порядку. Жива природа чомусь прагнула проти від термодинамічної рівноваги хаосу. Існувала явна нестиковка законів розвитку неживої і живий природи.

Після заміни моделі стаціонарної Всесвіту на розвивається у якій ясно проглядалося дедалі більше ускладнення організації матеріальних об'єктів - від елементарних і субэлементарных частинок у перших миті після Великого Вибуху до зоряних і галактичних систем, - невідповідність законів було ще очевиднішим. Адже якщо принцип зростання ентропії настільки універсальний, чого ж могли виникнути такі складні структури? Випадковим "обуренням" загалом рівноважної Всесвіту їх пояснити. Стало ясно, що з збереження несуперечливості загальної картини світу необхідно постулювати наявність в матерії загалом як руйнівною, а й творчої тенденції. Матерія здатна здійснювати роботи й проти термодинамічної рівноваги, самоорганізовуватися і самоусложняться.

Самоорганизация і саморозвиток

Постулат про спроможність матерії саморозвиватися в філософію запроваджено досить давно. І це його потреба у фундаментальних природних науках (фізиці, хімії) почали усвідомлювати лише тепер. І на цій хвилі і виникає теорія самоорганізації. Її розробка почалася кілька десятиріч тому. Нині вона розвивається за кількох напрямах: синергетика (Р. Хакен), нерівноважна термодинаміка (І.Р. Пригожий) та інших. Загальний сенс комплексу синергетических (термін Р. Хакена) ідей, які розвивають цих напрямів, ось у чому: процеси руйнації й творення, деградації та еволюції у Всесвіті рівноправні; процеси творення (наростання труднощі й упорядкованості) мають єдиний алгоритм, незалежно від природи систем, у яких здійснюються. Отже, синергетика претендує для відкриття якогось універсального механізму, з якого здійснюється самоорганізація як у живій, і неживої природі. Під самоорганізацією у своїй розуміється спонтанний перехід відкритої нерівновагової системи від менш складних та упорядкованих форм організації до складнішим і упорядкованим. Звідси випливає, що об'єктом синергетики може бути зовсім на будь-які системи, лише ті, що відповідають принаймні двом умовам. Насамперед, повинно бути:

відкритими, тобто. обмінюватися речовиною чи енергією із зовнішнього середовищем; і

істотно неравновесными, чи у стані, далекому від термодинамічної рівноваги.

Але саме такими є більшість відомих нам систем. Ізольовані системи класичної термодинаміки - це певна ідеалізація, насправді вони - виняток, а чи не правило. Складніше стан справ із Всесвітом загалом. Якщо брати Всесвіт відкритої системою, що може служити зовнішньою середовищем? Сучасна фізика вважає, що з речовинної Всесвіту таким середовищем є вакуум.

Отже, синергетика стверджує, що успішний розвиток відкритих кордонів та сильно нерівноважних систем протікає шляхом наростаючою труднощі й упорядкованості. У циклі розвитку такої системи спостерігаються дві фази:

1) період плавного еволюційного розвитку, із добре передбачуваними лінійними змінами, подводящими у результаті систему до певного хитливому критичного стану;

2) вихід із критичного стану одномоментно, стрибком і у нове стійке стан із більшою мірою труднощі й упорядкованості.

Важлива особливість другій фазі у тому, що перехід системи до нового стійке стан неоднозначний. Достигшая критичних параметрів (точка біфуркації) система зі стану сильної нестійкості хіба що "звалюється" до одного з багатьох можливих, нових нею стійких станів. У цьому точці еволюційний шлях системи, можна сказати, розгалужується, і її саме гілка розвитку буде обрано - вирішує випадок! Але по тому як "вибір зроблено" і системи перейшов у якісно нове стійке стан - тому повернення немає. Цей процес відбувається необоротний. А це означає, що “розвиток таких систем має принципово непередбачуваний характер. Можна прорахувати варіанти можливих шляхів еволюції системи, але хоч саме буде обраний - однозначно спрогнозувати не можна.

Найпопулярніший і унаочнення взаємодії освіти структур наростаючою складності - добре вивчене в гідродинаміці явище, що його осередками Бенара. При підігріванні рідини, що у посудині круглої чи прямокутної форми, між нижнім і верхнім її верствами виникає деяка різницю (градієнт) температур. Якщо градієнт малий, то перенесення тепла відбувається на мікроскопічному рівні, і ніякого макроскопічного руху немає. Проте за досягненні градієнтом деякого критичної позначки в рідини раптово (стрибком) виникає макроскопическое рух, який утворює чітко виражені структури як циліндричних осередків. Згори така макроупорядоченность виглядає як стійка ячеистая, структура, схожа на бджолині стільники.

Це знайоме всім явище з позицій статистичної механіки неймовірно. Адже він свідчить, зараз освіти осередків Бенара мільярди молекул рідини, начебто за командою, починають поводитися скоординовано, узгоджено, хоча доти перебували хаотичному русі. Складається враження, ніби кожна молекула "знає", що роблять й інші, і прагне рухатися, загалом строю. (Слово "синергетика", до речі, таки означає "спільну дію"). Класичні статистичні закони тут вочевидь ж не працюють, це явище іншого порядку. Адже якби, навіть випадково, така "правильна" і стійко "кооперативна" структура утворилася, тобто майже неймовірно, вона відразу ще й розпалася. Але вона розпадається. За відповідних умовах (приплив енергії ззовні), а, навпаки, стійко зберігається. Отже, виникнення структур наростаючою складності - не випадковість, а закономірність.

Пошук аналогічних процесів самоорганізації за іншими класах відкритих неравновёсных систем начебто заповідається бути успішним: механізм дії лазера; зростання кристалів; хімічні годинник (реакція Бєлоусова-Жаботинського); формування живого організму; динаміка популяцій; ринкової економіки, нарешті, у якій хаотичні дії мільйонів вільних індивідів призводять до утворення стійких і складних макроструктур. Усе це приклади самоорганізації систем найрізноманітнішої природи.

Синергетическая інтерпретація що така явищ відкриває нові можливості та напрями вивчення. У узагальненому вигляді новизну синергетичного підходу можна сформулювати такими позиціями.

Хаос як руйнівна, а й созидателен, конструктивний; розвиток здійснюється через нестійкість (хаотичність).

Лінійний характер еволюції складних систем, якого звикла класична наука, не правило, а, скоріш, виняток; розвиток більшості таких систем носить нелінійний характер. І це отже, що з складних систем завжди є кілька можливих шляхів еволюції.

Розвиток здійснюється через випадковий вибір одній з кількох дозволений можливостей подальшої еволюції у точці біфуркації. Отже, випадковість - не прикре непорозуміння; вона її вмонтовано в механізм еволюції. А нинішній шлях еволюції системи, можливо, не краще, ніж, хто був відкинуті випадковим вибором.

Схожі реферати:

Навігація