Синергетика как наука о сложном

Сложность” — одно из ключевых слов, специфицирующих синергетические исследования. Наряду с понятиями “самоорганизация”, “нелинейность”, “открытость” и “хаос”, синергетика концентрирует внимание на исследовании сложности. Синергетика есть познание и объяснение сложного, его природы, принципов организации и эволюции. Согласно классической термодинамике и ее II началу, эволюционность мира заключается в процессах упрощения организации, деградации структур и образований мира, возрастания энтропийных, хаотических элементов. В своем крайнем выражении эти представления доводятся до гипотезы о тепловой смерти Вселенной. Синергетика, в основу которой положена неравновесная термодинамика, изучает главным образом противоположные процессы: путь к сложному, рождение сложного и его нарастание, процессы морфогенеза. Процессы хаотизации и упрощения организации исследуются синергетикой лишь как необходимые эволюционные стадии функционирования сложного и восхождения к более сложному. Изучению модели морфогенеза была посвящена работа А.Тьюринга.

Как возникает сложное? Почему формообразования и структуры самоорганизации природы именно такие, скажем, спиральные или решетчатые (правильные гексагональные решетки)? Как возможна смена форм, усложнение формообразований в мире? Как осуществляется процесс морфогенеза? Как возможна цепная реакция усложнения? (Именно над этим вопросом билась мысль А.Тьюринга и последующих исследователей). По каким принципам строится сложная структура из простых, целое из частей? Как происходит сборка сложного в этом мире? Специалисты в области теории самоорганизации (синергетики), пожалуй, не прошли на сегодняшний день и половины пути в поисках ответов на эти вопросы.

Г.Николис и И.Пригожин в своей книге “Познание сложного” пытаются проникнуть в природу сложности как таковой, исследовать поведение сложных систем независимо от того, идет ли речь о молекулах, биологических или социальных системах. В качестве ингредиентов сложного поведения с их точки зрения можно рассматривать “неравновесность, обратные связи, переходные явления, эволюцию”. Несколько ниже они выражают это более детально: это — “возникновение б ифуркационных переходов вдали от равновесия и при наличии подходящих нелинейностей, нарушение симметрии выше точки бифуркации, а также образование и поддержка корреляций макроскопического масштаба”

Согласно Дж.Николису, сложное связано c субординацией уровней, иерархическим принципом построения и, кроме того, сложное с необходимостью должно рассматриваться в эволюционном аспекте

Известный американский физик М.Гелл-Манн, также занимающийся в последнее время междисциплинарным исследованием природы простого и сложного.

В своей недавней книге “Кварк и ягуар” Гелл-Манн стремится показать, что, как это ни парадоксально, мир кварков имеет довольно много общего с миром блуждающего в ночи ягуара. Два полюса мира — простое и сложное — тесно взаимосвязаны. “Кварк символизирует базисные физические законы, которые управляют универсумом и всем веществом в нем… Ягуар означает сложность окружающего нас мира, в особенности то, как мир проявляет себя в сложных адаптивных системах… Мне представляется, — заключает он, — что кварк и ягуар отлично выражают два аспекта природы, которые я называю простым и сложным: с одной стороны, лежащие в основе всего физические законы материи и Вселенной, а с другой — богатая фабрика мира, которую мы прямо воспринимаем и частью которой мы сами являемся”

В нашей научной школе пока не удалось описать морфогенез как переход от простых структур к сложным. Решается более простая задача: установлено, какие базовые математические модели содержат сложный спектр нестационарных структур-аттракторов. Иначе говоря, достигнут прогресс в понимании, какие открытые нелинейные среды (системы) обладают сложным спектром аттракторов, при каких режимах эволюционных процессов это возможно, какие собственные параметры сред для этого необходимы (точнее, каким должно быть соотношение дифффузионных, рассеивающих и наращивающих неоднородности в среде факторов, связанных с нелинейностью источников), каково число возможных структур-аттракторов для определенных открытых нелинейных сред. Рассматриваются также условия их возбуждения в среде и эволюция во времени.