Научные парадигмы
Научные парадигмы
ПрогнозированиеРазличные подходы к прогнозированию
Нелинейные моделиНелинейные модели
X
Модели и парадигмы синергетики по Г.Г. Малинецкому
«Т. Кун предлагал мерить возраст науки числом парадигм, которые были в ней. Очевидно, так же можно взглянуть и на синергетику.
Первой парадигмой синергетики можно считать парадигму диссипативных структур. В начале 70-х годов произошло два важных события, предопределивших появление синергетики и этой её парадигмы. С одной стороны, немецкий физик-теоретик Г. Хакен увидел поразительное единство простейших нелинейных моделей, возникающих в разных областях.
Уравнения, описывающие динамику лазеров, по существу, совпадали с теми, которые возникают в теории крупномасштабной турбулентности, а те, в свою очередь, были очень похожи на математическое описание некоторой системы химических реакций. Кроме того, в попытке преодолеть разобщённость научного сообщества, утрату общего языка, кризис в создании научной картины мира многие исследователи обратились к междисциплинарным подходам. Именно в качестве такового подхода выступила синергетика. Г. Хакен вкладывал в этот термин (дословно с греческого - теория совместного действия) два смысла: первый - подход, трактующий возникновение новых свойств у сложных систем, которыми каждая из подсистем, их составляющих, не обладает (другими словами, это теория о возникновении новых качеств у целого); второй - это междисциплинарный подход, развитие которого требует совместных усилий представителей различных научных дисциплин.
Второе событие - предсказанное и обнаруженное Нобелевским лауреатом по химии 1977 г. И.Р. Пригожиным возникновение пространственно неоднородных структур, образующихся в различных химических системах, находящихся вдали от равновесия. При этом рассеяние энергии (диссипация) выступает в совершенно новом качестве. Диссипация предопределяет количество и тип возникающих структур, тогда как в традиционных линейных системах она, напротив, приводит к уничтожению любой упорядоченности. Эта парадигма имела дело прежде всего с задачами физики, химии и биологии. Новое, как это часто бывает, оказалось хорошо забытым старым. Взглянувши с новой точки зрения, исследователи увидели, что диссипативные структуры были обнаружены ещё в 1952 г. выдающимся математиком XX века
А. Тьюрингом при построении математической модели морфогенеза.
В то же время в России исследовались диссипативные структуры в системах с сильной положительной обратной связью, типичной для задач горения, взрыва, физики плазмы. Основополагающий вклад в изучение таких структур внесли член-корреспондент РАН С.П. Курдюмов и его научная школа. Работы в рамках этой парадигмы активно продолжаются и в настоящее время. В качестве новых и актуальных приложений можно указать исследования в области материаловедения, создание материалов с новыми свойствами.
Вторая парадигма - парадигма динамического хаоса. До 70-х годов предполагалось, что существует два больших класса систем. Детерминированные, в которых будущее однозначно определяется прошлым и может быть получен долгосрочный прогноз (Лаплас считал, что ум, достаточно мощный, чтобы решать уравнения Ньютона для всех частиц во Вселенной, способен сколь угодно далеко заглянуть в будущее и прошлое). Второй класс систем - вероятностные, в которых присутствует стохастическая компонента и нет полной предопределённости (пример - случайное блуждание или бросание монеты). Для таких систем долгосрочный прогноз невозможен.
В 1963 г. американский метеоролог Э. Лоренц показал, что существует и третий очень важный класс систем - детерминированные системы, в которых долговременный прогноз, тем не менее, не может быть получен. Сколь угодно малые возмущения в начальных данных быстро возрастают, приводя к тому, что, начиная с некоторого времени, называемого горизонтом прогноза, даже сколь угодно точно решая уравнения, мы не сможем определить положение системы в будущем. Область приложения этой парадигмы очень велика. Это задачи медицинской диагностики и защиты информации, это методы мониторинга и прогнозирования поведения различных систем, задачи геофизики. Тем не менее, пик интереса к этой парадигме, по-видимому, пройден в 90-е годы.
Сейчас основное внимание исследователей, развивающих идеи синергетики, связано с парадигмой сложности. В рамках этой парадигмы рассматриваются целостные системы, способные к катастрофическому поведению, и динамика таких уникальных необратимо развивающихся систем, как экономика, биосфера, психика, международные отношения».
Малинецкий Г.Г., Развитие и рубежи и синергетики, в Сб.: Грани познания: наука, философия, культура в XXI веке в 2-х книгах, Книга 2 / Отв. ред. Н.К. Удумян, М., Наука, 2007 г., с.133-134.
