Синергетика как наука самоорганизации в живой природе

                                                     СОДЕРЖАНИЕ 

1. Введение  …………………………………………………………….…...... 3
2. Синергетика как наука самоорганизации в живой природе……………………………………………………………………..4

• Синергетика – новая наука современности …………..………….. 4
• Синергетика и самоорганизация …………………..................……7
• Механизм самоорганизации …………………..…………….….…10

3. Заключение ……………………………………………………………….13

4. Список литературы ………………………………………………………14

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

 
    Различают такие понятия, как среда и условия существования организмов, а точнее способность их к организации и самоорганизации в живой природе.  
   Среда — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют продукты обмена веществ. Среда обитания каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличии организму, другие — необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.         Например, заяц-беляк (Lepus timidus) в лесу вступает в определенные взаимоотношения с пищей, водой, химическими соединениями, кислородом, без которых он обойтись не может, в то время как ствол дерева, пень, кочка, валун на его жизнь не оказывают существенного влияния, выступает с ними во временные связи (укрытие от врага, непогоды), но не обязательные связи.  
   Условия жизни, или условия существования — это совокупность необходимых для организма элементов среды обитания с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых существовать не может.  
   Цель работы – проанализировать особенности организации и самоорганизации в живой природе. 
 
 
 
 
 
 
 

СИНЕРГЕТИКА КАК НАУКА САМООРГАНИЗАЦИИ

В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ 

  Синергетика - новая наука современности 

  «Понятие «самоорганизация» означает упорядоченность существования материальных динамических, т.е. качественно изменяющихся систем. В отличие от понятия «организация» оно отражает особенности существования динамических систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие уровни сложности  и системной упорядоченности или материальной организации.

  Существуют  два подхода к проблеме самоорганизации систем, которые все чаще обсуждаются в естественнонаучной и философской литературе. Это так называемые субстратный и функциональный подходы. К первому из них относят теорию  происхождения жизни с вполне определенными особенностями  вещественной основы биологических систем, т.е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза – накопленная информация об отборе химических элементов и структур. »     [1, 276 – 277 c.]

  «В настоящие дни проблему самоорганизации в живой и неживой природе подробно изучает новая наука - синергетика, появившаяся в 70-е годы прошлого века и претендующая на описание движущихся сил эволюции любых объектов нашего мира.

  Появление синергетики в современном естествознании инициировано, скорее всего, подготовкой  глобального эволюционного синтеза всех естественнонаучных дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство, как разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживой природе. Дело в том, что в классической науке (ХIX в.) господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию, что в энергетическом смысле и означало неупорядоченность, т.е. хаос. Такой взгляд на вещи сформировался под воздействием образцовой физической дисциплины – равновесной термодинамики. » [2, 79 c.]

  «Стоит отметить. Что постулат о способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных науках (физике, химии) начинает осознаваться только сейчас. На волне этих проблем и возникла синергетика – теория самоорганизации.

  Главный мировоззренческий сдвиг, произведенной  синергетикой, можно выразить следующим  образом:

• процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной по меньшей мере равноправны;
• процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

  Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, с помощью которого осуществляется самоорганизация в живой, так  и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более сложным и упорядоченным формам организации. Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те, которые удовлетворяют, по меньшей мере, двум условиям:

• они должны быть открытыми, то есть обмениваться веществом или энергией с внешней средой;
• они должны также быть существенно неравновесными, то есть находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

  Синергетика сформировала принцип самодвижения в неживой природе, создания более  сложных систем из более простых. С синергетикой в физику проник эволюционный подход, и наука приходит к пониманию  творения как создания нового. Синергетика  ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня. Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет образование веществ. Она пытается ответить на вопрос, как образовались все те макросистемы, в которых мы живем.

  С точки  зрения синергетики энергия как  бы застывает в виде кристаллов, превращаясь как из кинетической в потенциальную. Вещество – это  застывшая энергия. Энергия –  понятие, характеризующее способность производить работу, и не только механическую, но и работу по созиданию новых структур.

  Энтропия  – это форма выражения количества связанной энергии, которую имеет  вещество. Энергия – творец, энтропия – мера творчества. Она характеризует  результат.

  В девятнадцатом веке Ч. Дарвином была создана теория эволюции живой природы, которая вывила условия и механизмы возникновения новых видов жизни. Синергетика делает то же самое в отношении неживых уровней организации материи – элементарных частиц и т.д.

  Синергетика отвечает на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Везде, где создаются новые структуры, необходим приток энергии и обмен со средой (эволюция, как и жизнь, требует метаболизма). Если в эволюции небесных тел мы видим результат производства, то в синергетике изучается процесс творчества природы. Синергетика подтверждает вывод теории относительности: энергия творит более высокие уровни организации. Перефразируя Архимеда, можно сказать: «дайте мне энергию, и я создам мир». » [3, 126 c.] 

Синергетика и самоорганизация 

  «К установлению общего взгляда на процессы самоорганизации  разные ученые шли различными путями. Автор самого термина "синергетика" немецкий физик Герман Хакен исследовал механизмы кооперативных процессов, которые происходят в твердом лазере. Он выяснил, что частицы, составляющие активную среду резонатора, под воздействием внешнего светового поля начинают колебаться в одной фазе. В результате этого между ними устанавливается когерентное, или согласованное, взаимодействие, которое в конечном итоге приводит к их кооперативному поведению.

  Самоорганизация, по определению Хакена, — спонтанное образование высокоупорядоченных  структур из зародышей или даже хаоса, спонтанный переход от неупорядоченного состояния к упорядоченному за счет совместного, кооперативного (синхронного) действия многих подсистем. Хакен считает, что название новой дисциплины синергетикой обусловлено тем, что в ней исследуются совместные действия многих элементов систем, и для нахождения общих принципов, управляющих самоорганизацией, необходимо кооперирование многих различных дисциплин. Таким образом, при самоорганизации из хаоса порождается порядок.

  Синергетика сформулировала принцип самодвижения в неживой природе, создание более  сложных систем из более простых. С этой парадигмой в физику проник эволюционный подход, и наука приходит к пониманию творения как создания нового. Синергетика ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня.

  В синергетике  в противоположность кибернетике исследуются механизмы возникновения новых состояний, структур и форм в процессе самоорганизации, а не сохранения старых форм. Поэтому она опирается на принцип положительной обратной связи, когда изменения, возникающие в системе, не подавляются и корректируются, а, наоборот, постепенно накапливаются и, в конце концов, приводят к разрушению старой и возникновению новой системы.

  Кибернетика отличается от синергетики тем, что  она акцентирует внимание на анализе  динамического равновесия в самоорганизующихся системах. Поэтому она опирается на принцип отрицательной обратной связи, согласно которому всякое отклонение системы корректируется управляющим устройством после получения информации об этом.

  Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет образование веществ.

  Развитие  понимается в синергетике как  процесс становления качественно  нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое  невозможно. Механизм, который ею предлагается, — это спонтанная флуктуация, событие в точке бифуркации, экспоненциальный процесс до определенного момента. Основным понятием предстает понятие неустойчивости. Так из хаоса (неустойчивости) рождается космос. При спонтанной флуктуации поля начинается самопроизвольный процесс порождения частиц вплоть до какого-то момента, когда он прекращается. Частицы порождаются энергией по модели, сформулированной в синергетике. Первые частицы, которые появились, были нестабильными элементарными частицами без массы покоя и с кратчайшим временем существования. Затем они превратились в стабильные, существующие и поныне. Итак, последовательность рождения материи из вакуума: спонтанность флуктуации —> точка бифуркации —> черные мини-дыры —> —> пространство-время —> частицы.

  Квантовый вакуум отличается от "ничто" тем, что имеет универсальные постоянные, которые могут служить аналогом всеединства. Размеры Вселенной  растут по экспоненте как следствие  неустойчивости вакуума. В результате расширения Вселенной при зарождении материи Вселенная приближается к первоначальному состоянию вакуума. Потом возможна новая флуктуация.

  Таким образом, если кибернетика решает проблему рождения разума, то синергетика — проблему рождения материи.

  Необходимо  подчеркнуть, что синергетика является научным направлением, изучающим открытые системы в состояниях, далеких от равновесия. »   [4, 493 – 495 c.] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Механизм  самоорганизации 

  «Исследования процесса самоорганизации показали, что на организованность системы, то есть на ее энтропию, влияют в основном два параметра:

• Интенсивность роста числа элементов в системе.
• Интенсивность использования элементов в процессе функционирования системы.

  Рост числа  элементов в системе может  привести систему в неустойчивое состояние и создать предпосылки для отбора наиболее ценных для развития системы элементов. Ценность же элементов определяется в процессе их использования. Чем выше интенсивность роста числа элементов в системе, тем быстрее система стремится к неустойчивому состоянию, приближая момент скачкообразных изменений.