На головну

теорія біфуркацій

  1.  Amp; 13. Спорідненість як найважливіша підстава виникнення сімейних правовідносин. Теорія соціального спорідненості.
  2.  I, 5: ЛОГІКА І ТЕОРІЯ ПІЗНАННЯ В санкхье-йоги
  3.  II. матеріалістична теорія
  4.  II. Про двох особливостях Жовтневої революції, чи жовтень і теорія "перманентної" революції Троцького
  5.  II. Теорія "самопливу" в соціалістичному будівництві
  6.  III. ПРОБНИЙ ТЕОРІЯ ПОХОДЖЕННЯ Євангелія
  7.  III. теорія

Відкрита нелінійна система, що самоорганізується завжди схильна до коливань. Саме в коливаннях система розвивається і рухається до відносно стійким структурам. Цьому сприяє постійний обмін системи енергією і речовиною з навколишнім середовищем.

Аномальні зміни в середовищі можуть вивести систему зі стану динамічної рівноваги, і вона стане нерівноважної. Наприклад, посилюється приплив енергії в систему викликає флуктуації і робить її нерівноважної і нерегульованої. Організація системи все більш розхитується, змінюються властивості системи.

Якщо параметри системи досягають певних критичних значень, то система переходить в стан хаосу.

Стан максимальної хаотичності нерівноважного процесу називають точкою біфуркації. Точки біфуркації - це точки рівноваги як стійкого, так і нестійкого точки «вибору» подальшого шляху розвитку системи.

Для синергетики важливі нестійкі стану. Поява нестійких станів створює потенційну можливість системі перейти в новий якісний стан. Воно буде характеризуватися новими параметрами системи і новим режимом її функціонування.

У станах вибору шляху, тобто в точках біфуркації велике значення мають випадкові флуктуації (коливання). Від них залежить, яким шляхом з безлічі можливих система буде виходити зі стану нестійкості. Багато флуктуації розсіюються, деякі не роблять впливу на подальший шлях розвитку системи як дуже слабкі. Але при певних, порогових умовах за рахунок випадкових зовнішніх впливів ці флуктуації можуть посилюватися і діяти в резонанс, підштовхуючи систему до вибору певного шляху розвитку (певної траєкторії).

У точках біфуркації система, що самоорганізується, стоячи перед вибором шляхів розвитку, утворює безліч дисипативних динамічних мікроструктур, як би «ембріонів» майбутніх станів системи - фракталів. Набір таких станів в точках біфуркації перед вибором подальшого шляху і утворює детермінований, або динамічний, хаос. Однак більшість цих майбутніх прообразів системи - фрактальних утворень гине в конкурентній боротьбі. В результаті виживає та мікроструктура, яка є найбільш пристосованою до зовнішніх умов. Весь цей процес носить випадковий і невизначений характер. Вижила в конкурентній боротьбі фрактальних утворень формується макроструктура отримала назву аттрактора (див. Вище). В результаті цього система переходить в нове якісно вищий організаційний стан. Напрямок руху цього аттрактора починає підкорятися необхідності. Система тепер поводиться як жорстко детермінована.

Таким чином, аттрактор є відрізком еволюційного шляху від точки біфуркації до певного фіналу (їм може бути інша точка біфуркації). Звичайні атрактори характеризуються стійкістю динамічної системи. Аттрактор як би притягує до себе як магніт безліч різних траєкторій системи, визначених різними початковими значеннями параметрів. Тут дуже важливу роль відіграють кооперативні, спільні процеси, які грунтуються на когерентном, тобто узгодженому, взаємодії всіх елементів зароджується стійкої структури.

Аттрактор можна порівняти з конусом або лійкою, які своєю широкою частиною звернені до зони розгалуження, тобто до точки біфуркації, а вузької частиною - до кінцевого результату, тобто до впорядкованої структури. Якщо система потрапляє в сферу дії певного аттрактора, то вона еволюціонує саме до нього. Різними шляхами еволюція виходить на одні і ті ж атрактори. В результаті цього формуються параметри порядку, тобто стійкого динамічного стану. У цьому стані система може перебувати до тих пір, поки в силу будь-яких причин, а також випадкових флуктуацій вона знову не прийде в нестійке становище. Ці причини пов'язані з дисгармонією, невідповідністю внутрішнього стану відкритої системи зовнішніх умов навколишнього її середовища. Внаслідок цього система втрачає свою стійкість, повертаючись до хаотичного стану, і у неї знову з'являється безліч нових шляхів розвитку. Для наочності біфуркаційних процес еволюції системи можна представити у вигляді бифуркационного дерева (рис. 8.1).

За подібним принципом у вигляді еволюційного дерева можна уявити розвиток біологічних видів або антропогенезу.

У точках біфуркації навіть маленьке випадкове зміна може привести до серйозного збурення системи. Тому самоорганизующимся системам не можна грубо нав'язувати певні шляхи розвитку. Тут необхідно досліджувати і знайти шляхи спільного життя природи і людини, намагатися глибоко пізнати природу їх спільної еволюції, коеволюції.

Основи теорії біфуркацій були закладені на початку XX ст. французьким математиком А. Пуанкаре і російським математиком А. Ляпуновим. Надалі ця теорія отримала розвиток в школі російського фізика А. Андронова. Теорія біфуркацій в даний час знаходить широке застосування в міждисциплінарних науках, а також у фізиці, хімії, біології.


Мал. 8.1.Біфуркаційний характер еволюції системи (X, Z - Параметри системи, t - Час, А и В - Точки біфуркації)

Еволюційний рух системи обов'язково пов'язано з необхідністю перебудови адаптивних механізмів на якісно новий, більш високий рівень. Якщо система завдяки внутрішній перебудові змогла (встигла) адаптуватися до нових умов, то вона набуває нового, організаційно більш високе, стійкий стан; якщо немає, то вона руйнується і гине. В адаптованому стійкому положенні система може перебувати до наступної випадкової флуктуації, після якої ситуація повторюється. За цією схемою йде еволюційний розвиток усіх систем на всіх структурних рівнях, хоча швидкість цього процесу різна. Так, хімічна еволюція Всесвіту триває від часу Великого вибуху до наших днів - це близько 20 млрд років, еволюція живої матерії - 3,7 млрд років, еволюція людини - близько 2 млн років, а людського суспільства - порядку декількох десятків тисяч років.

З точки зору синергетичної самоорганізації життя зародилося в діапазоні складних систем. В цьому випадку слід вважати життя сукупністю ( «складанням») фізико-хімічних елементів.

З позицій синергетики закономірним є і еволюція світу живого, яка по лінії розвитку деревних ссавців призвела до появи людини як біологічного виду, а також людського суспільства як соціальної системи.

 



 дисипативні структури |  Біфуркаційних дерево як модель еволюції природи, людини, суспільства

 Мінеральні ресурси літосфери |  гідросфера |  атмосфера |  Загальні уявлення про географічну оболонку |  Електромагнітні взаємодії як визначальні хімічний і біологічний рівень організації матерії |  Симетрія і асиметрія в природі |  Самоорганізація природи (поняття синергетики) |  відкриті системи |  Принцип виробництва мінімуму ентропії |  нерівноважна термодинаміка |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати