Самоорганізація у живої і неживої природи

Вступ

Наш світ, все, що є в ньому спостереження зазнають безперервні зміни - ми спостерігаємо його безперервну еволюцію. Всі подібні зміни відбуваються за рахунок сил внутрішньої взаємодії, у всякому разі, ніяких зовнішніх по відношенню до нього сил ми не спостерігаємо. Відповідно до принципу Бора, існуючим ми маємо право вважати лише те, що наблюдаемо або може бути зроблено таким. Отже, подібних сил не існує. Таким чином, все, що відбувається навколо нас, ми можемо вважати процесом самоорганізації, тобто процесом, що йдуть за рахунок внутрішніх стимулів, що не потребують втручання зовнішніх факторів, які не належать системі. До числа таких процесів відноситься також і становлення і дію Розуму, бо він народився в системі в результаті її еволюції. Отже, весь процес еволюції системи - процес самоорганізації. Світ весь час змінюється. Ми не можемо стверджувати, що процес самоорганізації спрямований на досягнення стану рівноваги (під яким розуміється абсолютний хаос), у нас немає для цього підстав, набагато більше даних для затвердження зворотного - світ безперервно розвивається, і в цій зміні проглядається певна спрямованість, яка не є прагнення до рівноваги.

Для опису основ процесу самоорганізації зручно (хоча і явно недостатньо) використовувати термінологію дарвінівської тріади: спадковість, мінливість, відбір, надавши цим поняттям більш широкий зміст. Мінливість в цьому більше широкому сенсі - це вічно присутні фактори випадковості і невизначеності. Без припущення про безперервно діючих випадкових факторах, постійна еволюція системи, що супроводжується появою нових якісних особливостей, мабуть, неможлива. Що стосується терміну "Спадковість", то він означає лише те, що теперішнє і майбутнє будь-якої системи у світі залежить від його минулого. Ступінь залежності тієї чи іншої системи від минулого може бути будь-хто. Цей ступінь залежності домовимося називати пам'яттю системи. Під цілком детермінованих системах минуле однозначно визначає майбутнє (можливо і зворотне - по справжньому визначити минуле). Такі системи - системи з нескінченною пам'яттю (абсолютної спадковістю). Це абстракція, але вона добре інтерпретує деякі процеси в неживих світі - наприклад, то рух планет, яке ми спостерігаємо ( звичайно, лише на деякому, остаточному, правда дуже великому, інтервалі часу. "Пам'ять системи" в реальних системах в тому сенсі, як ми її визначили, частіше всього виявляється обмеженою: і нескінченна пам'ять і її відсутність - лише абстракції, які зручні для інтерпретації. Прикладом системи, позбавленої пам'яті, є розвинене турбулентний рух.

Поняття "Принципів відбору" є найважчим серед понять дарвінівської тріади. Процеси самоорганізації слідують певним правилам, законам. Це твердження - якесь емпіричне узагальнення, питання про походження цих правил лежить поза раціоналізму, як і питання про народження Всесвіту.

Внаслідок цього необхідно більш детально торкнутися поняття самоорганізації в живій і неживої природи, чи точніше, нового наукового напрямку, що вивчає саме ці процеси на Землі й у Всесвіті - синергетики.

Синергетика як наука самоорганізації в живій і неживої природи

Синергетика - Нова наука сучасності

Поняття «Самоорганізація» означає впорядкованість існування матеріальних динамічних, тобто якісно змінюються систем. На відміну від поняття «Організація» воно відображає особливості існування динамічних систем, які супроводжуються їх сходженням на все більш високі рівні складності і системної впорядкованості або матеріальної організації.

Існують два підходи до проблеми самоорганізації систем, які все частіше обговорюються в природничо-наукової та філософської літератури. Це так звані субстратної і функціональний підходи. До першого з них відносять теорію походження життя з цілком певними особливостями речової основи біологічних систем, тобто зі строго певним складом елементів-органогенного і не менш певною структурою що входять в живий організм хімічних сполук. Раціональний результат субстратного підходу до проблеми біогенезу - накопичена інформація про відбір хімічних елементів і структур. [1]

В справжні дні проблему самоорганізації в живої і неживої природи докладно вивчає нова наука - синергетика, яка з'явилася в 70-і роки минулого століття і що претендує на опис рухомих сил еволюції будь-яких об'єктів нашого світу.

Поява синергетики в сучасному природознавстві ініційовано, швидше за все, підготовкою глобального еволюційного синтезу всіх природничо-наукових дисциплін. Цю тенденцію значною мірою стримувало така обставина, як разюча асиметрія процесів деградації та розвитку в живої і неживої природи. Річ у те, що в класичній науці (ХIX ст.) панувало переконання, що матерії спочатку властива тенденція до руйнування будь-якої впорядкованості, прагнення до вихідного рівноваги, що в енергетичному сенсі і означало невпорядкованість, тобто хаос. Такий погляд на речі сформувався під впливом зразковою фізичної дисципліни - рівноважної термодинаміки. [2]

Варто відзначити. Що постулат про здатність матерії до саморозвитку в філософію був введений досить давно. А ось його необхідність у фундаментальних природних науках (фізиці, хімії) починає усвідомлювати тільки зараз. На хвилі цих проблем і виникла синергетика - теорія самоорганізації.

Головний світоглядний зсув, виробленої синергетикою, можна виразити таким так:

процеси руйнування і творення, деградації і еволюції у Всесвіті щонайменше рівноправні;

процеси творення (наростання складності і впорядкованості) мають єдиний алгоритм незалежно від природи систем, в яких вони здійснюються.

Таким чином, синергетика претендує на відкриття якогось універсального механізму, за допомогою якого здійснюється самоорганізація в живій, так і неживої природи. Під самоорганізацією при цьому розуміється спонтанний перехід відкритої нерівноважної системи від менш до більш складних і впорядкованим формам організації. Звідси випливає, що об'єктом синергетики можуть бути аж ніяк не будь-які системи, а тільки ті, які задовольняють щонайменше двом умовам:

вони повинні бути відкритими, тобто обмінюватися речовиною або енергією з зовнішнім середовищем;

вони повинні також бути істотно нерівноважних, тобто перебувати в стані, далекому від термодинамічної рівноваги.

Синергетика сформувала принцип саморуху в неживої природи, створення більш складних систем з більш простих. З синергетикою у фізику проник еволюційний підхід, і наука приходить до розуміння творіння як створення нового. Синергетика ввела випадковість на макроскопічний рівень, підтвердивши тим самим висновки механіки для мікроскопічного рівня. Синергетика підтвердила висновок теорії відносності про взаємоперетвореннях речовини та енергії і пояснює освіта речовин. Вона намагається відповісти на питання, як утворилися всі ті макросистеми, в яких ми живемо.

З точки зору синергетики енергія як би застигає у вигляді кристалів, перетворюючись як з кінетичної у потенційну. Речовина - це застигла енергія. Енергія - поняття, що характеризує здатність виконувати роботу, і не тільки механічну, а й роботу з творення нових структур.

Ентропія - Це форма вираження кількості зв'язаної енергії, яку має речовина. Енергія - творець, ентропія - міра творчості. Вона характеризує результат.

В дев'ятнадцятому столітті Ч. Дарвіном була створена теорія еволюції живої природи, яка вивіла умови і механізми виникнення нових видів життя. Синергетика робить те ж саме стосовно неживих рівнів організації матерії -- елементарних частинок і т.д.

Синергетика відповідає на питання, за рахунок чого відбувається еволюція в природі. Скрізь, де створюються нові структури, необхідний приплив енергії та обмін із середовищем (еволюція, як і життя, вимагає метаболізму). Якщо в еволюції небесних тіл ми бачимо результат виробництва, то в синергетики вивчається процес творчості природи. Синергетика підтверджує висновок теорії відносності: енергія творить більш високі рівні організації. Перефразовуючи Архімеда, можна сказати: «дайте мені енергію, і я створю світ ». [3]

Сучасна наука досить сильна накопиченим потенціалом наукового знання і має певну стійкість, через залежності фінансових та інтелектуальних вкладень в неї з боку суспільства від практичної корисності одержуваних результатів. Тим не менше, змішання наукового знання з елементами обивательського довіри і навіть містики може послаблювати в якійсь мірі науку як форму суспільної свідомості. Сказане має для синергетики значення, оскільки в неї більше, ніж в інші області відбувається''слив''незатребуваною суспільством пізнавальної активності. Ця роль своєрідного відстійника має, очевидно, свої плюси і мінуси. Необхідно лише відзначити, що існуюча ситуація повинна ясно усвідомлюватися авторитетними вченими, керівниками і спонсорами.

Синергетика і самоорганізація

В певної частини свого сенсу синергетика і такі поняття як самоорганізація, саморозвиток і еволюція мають спільність, яка дозволяє вказати їх усі в якості результатів синергетичного процесу. Особливо самоорганізація стійко асоціюються сьогодні з синергетикою. Однак такі асоціації мають подвійне значення. З одного боку, ефект самоорганізації є суттєвим, але, тим не менше, одним з компонентів, що характеризують синергетику, з іншого - саме цей компонент додає виділений сенсу всьому поняття синергетики і, як правило, є найбільш істотним і що становлять найбільший інтерес. Не тільки результати, а й умови, причини і рушійні сили самоорганізації мають альтернативи. Так, у розгляді І.Р. Пригожина стосовно дисипативних структурам мова йде про когерентної самоорганізації, альтернативою для якої є континуальної самоорганізація індивідуальних мікросистем, розроблена і запропонована А.П. Руденко. Головним достоїнством''континуальної''самоорганізації, запропонованої А.П. Руденко, є те, що саме такий підхід дозволяє провести розгляді зв'язку самоорганізації та саморозвитку. Відповідно до розвиненим поглядами сутність прогресивної еволюції полягає в саморозвитку континуальної самоорганізації індивідуальних об'єктів. Показується, що здатністю до саморозвитку і прогресивної еволюції з природним відбором володіють тільки індивідуальні мікрооб'єктів з континуальної самоорганізацією і що саме прогресивна хімічна еволюція здатна бути підставою для виникнення життя.

Отже, виходячи з цього можна запропонувати наступне визначення: синергетика - (від грец. synergetikos - спільний, узгоджено діючий) - науковий напрямок, що вивчає процеси утворення і масових (колективних) взаємодій об'єктів (елементів, підсистем): (1) що відбуваються у відкритих системах в нерівноважних умовах; (2) супроводжуються інтенсивним обміном речовиною і енергією підсистем з системою і системи з навколишнім середовищем; (3) характеризуються самовільного (відсутністю жорсткої детермінації ззовні) поведінки об'єктів (підсистем), що поєднується з їх взаімосодействіем і (4) мають результатом впорядкування, самоорганізацію, зменшення ентропії, також еволюцію систем. Представляється доцільним відхилився від прагнення до визначення саме синергетики і констатувати те, чим реально займаються фахівці у зв'язку з дослідженнями із синергетики. [4]  

Синергетична концепція самоорганізації

1. Об'єктами дослідження є відкриті системи у нерівноважних стані, характеризуються інтенсивним (потоковим, множественно-дискретним) обміном речовиною і енергією між підсистемами і між системою з її оточенням. Конкретна система занурена в середовище, яке є також її субстратом.

2. Середа - сукупність складових її (середу) об'єктів, що перебувають в динаміці. Взаємодія досліджуваних об'єктів в середовищі характеризується як блізкодействіе - Контактна взаємодія. Середа об'єктів може бути реалізована в фізичної, біологічної та іншої середовищі більш низького рівня, що характеризується як газоподібні, однорідна або суцільна. (У складі системи реалізується дальнодействующіх - польове і опосередковане (інформаційне) взаємодія.)

3. Розрізняються процеси організації та самоорганізації. Загальною ознакою для них є зростання порядку внаслідок протікання процесів, протилежних встановлення термодинамічної рівноваги незалежно взаємодіючих елементів середовища (також віддалення від хаосу за іншими критеріями). (Організація, в відміну від самоорганізації, може характеризуватися, наприклад, утворенням однорідних стабільних статичних структур.)

4. Результатом самоорганізації стає виникнення, взаємодія, також взаімосодействіе (наприклад, кооперація) і, можливо, регенерація динамічних об'єктів (підсистем) складніших в інформаційному сенсі, ніж елементи (об'єкти) середовища, з яких вони виникають. Система і її складові є істотно динамічними утвореннями.

5. Спрямованість процесів самоорганізації зумовлена внутрішніми властивостями об'єктів (підсистем) в їх індивідуальному і колективному прояві, а також впливами з боку середовища, в яке занурена''''система.

6. Поведінка елементів (підсистем) і системи в цілому, істотно характеризується спонтанністю - акти поведінки не є чітко детермінованими.

7. Процеси самоорганізації відбуваються в середовищі поряд з іншими процесами, в Зокрема протилежної спрямованості, і можуть в окремі фази існування системи як переважати над останніми (прогрес), так і поступатися їм (регрес). При цьому система в цілому може мати стійку тенденцію або зазнавати коливання до еволюції або деградації і розпаду. Самоорганізація може мати в своїй основі процес перетворення або розпаду структури, що виникла раніше в результаті процесу організації.

Наведене розгорнуте визначення є якщо і не цілком досконалим, то все-таки необхідним кроком на шляху конкретизації змісту, що відноситься до синергетики, і вироблення критеріїв для створення моделюючої самоорганізується середовища.

Про співвідношенні синергетики і самоорганізації слід цілком виразно сказати, що зміст, на яку вони поширюються, і закладені в них ідеї невідривно один від одного. Вони, однак, мають і відмінності. Тому синергетику як концепцію самоорганізації слід розглядати в сенсі взаємного звуження цих понять на області їх перетину. [5]

Висновок

В висновку відзначимо наступне. Проблематика, зміст, методи досліджень і результати, що відносяться до синергетики характеризуються неоднозначними оцінками та невизначеністю. Разом з тим, синергетика як науковий напрямок досліджень є затребуваною суспільством. Значна кількість результатів досліджень у різних галузях знання співвідноситься дослідниками з синергетикою. Контекст синергетики дає можливість плідно взаємодіяти вченим різних спеціалізацій мовою системного осмислення і пошуку нових рішень. Наведені визначення синергетики, отримані спадкоємних чином, можуть конструктивно застосовуватися при вирішенні конкретних завдань. Можна припустити, що у зв'язку з існуючими та майбутніми результатами в кінетичної хімії, нейробіології, транспьютерном нейрокомпьютінге і в інших областях сформується більш певний теоретичний і аксіоматичний базис синергетики, завдяки чому, зокрема, і критика на її адресу стане більше конструктивної і продуктивної. Поза сумнівом, при всьому тому, що синергетика повноцінно''працює''сьогодні як категорія наукового знання. [6]

Список літератури

Горєлов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М.: Вища освіта. 2005. 335 с

Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Що таке сінергетика// Нелінійні хвилі. Самоорганізація. М.: Наука, 1983.

Карпенков С.Х. Концепція сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М.: ЮНИТИ, 1997. - 320 с.

Підручник для вузів (під ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратнікова: 3-е изд., перераб. і доп. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2006. - 79 с.

Хакен Г. Синергетика''''М.: Наука, 1980

Щоб підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat.ru/

[1]  Карпенков С.Х. Концепція сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М.: ЮНИТИ, 1997. - 276-277 с.

[2]  Підручник для вузів (під ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратнікова: 3-е изд., Перераб. і доп. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2006. - 79 с.

[3]  Горелов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М.: Вища освіта. 2005. 126 с. [4]  Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Що таке синергетика// Нелінійні хвилі. Самоорганізація. М.: Наука, 1983. [5]  Хакен Г. Синергетика''''М 1980 [6] Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Що таке синергетика// Нелінійні хвилі. Самоорганізація. М.: Наука, 1983.