5 Синергетика как междисциплинарный подход к процессам самоорганизации. Синергетическая парадигма в геологии

Основа синергетики – общность нелинейных процессов в открытых диссипативных (с трением) системах, что позволяет описывать явления из самых разных областей с помощью близких математических моделей. Математическим языком концепции самоорганизации является исследовательская программа качественного анализа динамических систем А.Пуанкаре.

Суть синергетической парадигмы

Краткая характеристика синергетики как новой научной парадигмы включает в себя три основные идеи: нелинейность, открытость, диссипативность (неравновесность).

Система называется самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую–то пространственную, временную и функциональную структуру.

Например, жидкость, подогреваемая снизу совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки.

Неравновесность можно определить как состояние открытой системы, при котором происходит изменение ее макроскопических параметров, то есть ее состава, структуры и поведения.

Открытость – способность системы постоянно обмениваться веществом (энергией, информацией) с окружающей средой и обладать как «источниками» - зонами подпитки ее энергией

окружающей среды, действие которых способствует наращиванию структурной неоднородности данной системы, так и «стоками» – зонами рассеяния, «сброса» энергии, в результате действия которых происходит сглаживание структурных неоднородностей в системе. Открытость (наличие внешних «источников» («стоков»)) является необходимым условием

существования неравновесных состояний, в противоположность замкнутой системе, неизбежно стремящейся, в соответствии со вторым началом термодинамики, к однородному равновесному состоянию.

Нелинейностью называется свойство системы иметь в своей структуре различные стационарные состояния, соответствующие различным допустимым законам поведения этой системы. Система нелинейна, если в разное время, при разных внешних воздействиях

ее поведение определяется различными законами.

Потенциальных траекторий развития системы много и точно предсказать, в какое состояние перейдет система после прохождения точки бифуркации, невозможно, что связано с тем, что влияние среды носит случайный характер.

Синергетическая картина мира

Ее ядро составляют идеи о том, что мир представляет суперсистему, состоящую из иерархии взаимосвязанных подсистем разного уровня сложности, в которой системы более низкого иерархического уровня являются элементами систем более высокого уровня. Для описания их состояния необходимо знать огромное число параметров, характеризующих всю суперсистему и каждую подсистему в отдельности.

Основные отличия классической науки от синергетики:

1). В модели классического естествознания причина, вынуждающая систему менять свое состояние, выносится за ее пределы, в теории самоорганизации такие причины выводятся из свойств самой системы.

2). В классическом случае система состоит из простых элементов. В случае самоорганизации этому противостоит представление об относительно автономных подсистемах, упорядочивающихся в иерархическую сеть и остающихся открытыми для реорганизации.

3).При классическом подходе анализ сложных процессов сводится к однозначным причинно-следственным цепочкам, т.е. к последовательности причин; при подхода в рамках концепции самоорганизации причины и следствия связаны между собой циклически, что приводит к индетерминизму, или вероятностному детерминизму.

4) В классическом случае для всего происходящего существует единое и однородное (абсолютное) время; в случае самоорганизации каждая система координирует свои внутренние процессы в соответствии с собственным временем (релятивизм системного времени).

Синергетическая (нелинейная) парадигма в геологии

Новая парадигма в геологии (Садовский, Хаин, Пущаровский-старший). Две предыдущие парадигмы (фиксизм, тектоника плит) имеют проблемы: локальность описания процессов, невозможность увязать эмпирический материал с теоретической базой. То есть дилемма: либо теория, либо эмпирические знания. Разрешением этой дилеммы является СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПАРАДИГМА: попытка переноса приемов описания неравновесно развивающейся системы на описание геол. процессов. Основная сложность – в переходе от теории к фактам, т.е. в создании теорий «среднего уровня».

Основные черты:

Рассмотрение Земли как единой системы:

• Выявление единой «перкуляционной» сети (выход эндогенной энергии), геометрически, математически, логически строго выстроенной =>

• Любой геол. объект – узел в рамках общей сети

Перестройка литосферных плит происходит скачком, а не растянута во времени:

• Появление новой картины эволюции Земли

• Возможность решения локальных практических проблем (месторождения, вечная мерзлота итд.)

НО!!! Пока не вполне ясно, как применять эту парадигму на практике, что она дает практически, как это использовать!

Выводы:

• Существует теоретическая возможность бурного развития геологии как науки

• Практически же это зависит от того, придут ли в геологию люди, которые интересуются не только геологией (видимо, имеется в виду как философия, так и смежные с геологией науки типа географии, семионтики, из которых можно заимствовать методологию и новые идеи)