ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ

 

ИНСТИТУТ  ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра естествознания

 

  Реферат по дисциплине: 

  КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 

Вариант № 57

Тема:        ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ.

Группа №  ГиМУ-3,5 10/1 

Пашков  Вадим Владимирович 
 

Москва – 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение                                                                                                  3
2. Самоорганизация                                                                                   4        
3. История самоорганизации                                                                   6
4. Типы самоорганизации                                                                        7   
5. Синергетика                                                                                           10 
6. Основные положения самоорганизации                                      12                             
7. Заключение                                                                                          19
8. Список литературы                                                                              20

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

   В своем реферате я хочу рассказать об основных положениях  самоорганизации.  Рассмотреть физическую сущность явления самоорганизации, дать полное определение, рассказать об истории возникновения и проблемах самоорганизации.

   Изучение  природы и общества показывает, что многие сложные открытые  системы, состоящие из большого  числа подсистем, при определенных  условиях способны к самоорганизации  и эволюции. Примером могут служить  живые существа, их появление  и развитие на нашей планете.

   Под самоорганизацией мы понимаем необратимый процесс, приводящий в результате кооперативного взаимодействия подсистем к образованию более эффективных структур с позиции системы. 
 
 
 
 
 
 

САМООРГАНИЗАЦИЯ

    Самоорганизация, процесс, в ходе которого создаётся, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы. Процессы Самоорганизация могут иметь место только в системах, обладающих высоким уровнем сложности и большим количеством элементов, связи между которыми имеют не жёсткий, а вероятностный характер. Свойства Самоорганизация обнаруживают объекты самой различной природы: живая клетка, организм, биологическая популяция, биогеоценоз, человеческий коллектив и т. д. Процессы Самоорганизация происходят за счёт перестройки существующих и образования новых связей между элементами системы. Отличительная особенность процессов Самоорганизация - их целенаправленный, но вместе с тем и естественный, спонтанный характер: эти процессы, протекающие при взаимодействии системы с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от неё.

   Условиями  любой самоорганизации и эволюции  являются: а) проток энергии через  динамическую систему; б) гетерогенность, разнообразие системы; в) отбор  — элиминирование или разрушение  отбракованных подсистем или  элементов.

   Одной из  центральных проблем является  проблема описания процесса самоорганизации,  познание взаимоотношений между  процессами целенаправленной организации  и самоорганизации. Подступы к исследованию механизмов самоорганизации связаны с огромным мно­гообразием и разнообразием этих механизмов.

   Самоорганизация  материи возможна, когда есть  граница, которая играет роль  защитных оболочек материи и  придает ей форму. Для образования  формы необходима субстанция.

   Вывод о  возможности самоорганизации материи  в условиях сильной неравновесности  имеет большое мировоззренческое  значение, поскольку выявляет путь, по которому законы природы  приводят к появлению определенного  порядка в неупорядоченных системах  и затем к усложнению и развитию  образовавшихся упорядоченных структур. Эйген в 60 - 70 - е годы показал, что в сложных сильнонеравновесных системах с особыми каталитическими свойствами их некоторых элементов возможно возникновение процесса записи информации в виде некоторого молекулярного кода, с помощью которого становится возможным самовоспроизведение этих каталитических структур.

   Граница между  живым и неживым размыта, а  многообразие форм самоорганизации  материи, вероятно, содержит относительно  устойчивые образования, которые  трудно отнести только к живой  или неживой материи. Отсюда  сделан вывод о возможности  использования для анализа синергетических  систем любой природы триады  Дарвина: изменчивость, наследственность, отбор, предопределяющие алгоритмы  общего эволюционного процесса  всех систем. 
 
 
 

ИСТОРИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ

   Гипотеза  о упорядочении в системе за счёт её внутренней динамики высказывалась философом Р. Декартом в пятой части «Рассуждения о методе». Позже он подробно разработал эту идею в так и не опубликованной книге «Le Monde».

   И. Кант  выдвинул небулярную гипотезу, согласно  которой планеты образовались  из туманности за счёт притяжения  и отталкивания, внутренне присущих материи.

   Необходимо  заметить, что представления о  спонтанном возникновении порядка  и самоорганизации нетождественны. Атомизм Демокрита или статистика Больцмана рассматривают возникновение порядка как случайность, причём категория порядка является субъективной, наличие порядка кажущееся.

   В 1947 году термин появился в научной публикации Уильяма Эшби (англ. W. R. Ashby) «Principles of the Self-Organizing Dynamic System»[2]. В 1960-е годы термин использовался в теории систем, а в 1970-е — 1980-е стал использоваться в физике сложных систем.

   Г. Хакен — основатель синергетики определил её как науку о самоорганизации. До XXI века синергетика казалась монополистом на описание самоорганизации. В связи с сотрудничеством представителей естественных наук в области нанотехнологий выяснилось, что термин самоорганизация, в области супрамолекулярной химии и эволюционной биологии определен иным образом для других феноменов, нежели в синергетике. Кроме того, определение данное в рамках синергетики, благодаря междисциплинарности этой науки, расплылось по разным дисциплинам, стало нечётким. 
 

ТИПЫ  САМООРГАНИЗАЦИЙ

   Диссипативная самоорганизация (синергетический подход)

Характеристики системы:

открытая (наличие обмена энергией/веществом с окружающей средой);

содержит неограниченно  большое число элементов (подсистем);

имеется стационарный устойчивый режим системы, в котором  элементы взаимодействуют хаотически (некогерентно).

Характеристики процесса:

интенсивный обмен  энергией/веществом с окружающей средой, причём совершенно хаотически (не вызывая упорядочение в системе);

макроскопическое  поведение системы описывается  несколькими величинами — параметром порядка и управляющими параметрами (исчезает информационная перегруженность  системы);

имеется некоторое  критическое значение управляющего параметра (связанного с поступлением энергии/вещества), при котором система  спонтанно переходит в новое  упорядоченное состояние (переход  к сильному неравновесию);

новое состояние  обусловлено согласованным (когерентным) поведением элементов системы, эффект упорядочения обнаруживается только на макроскопическом уровне;

новое состояние  существует только при безостановочном  потоке энергии/вещества в систему. При увеличении интенсивности обмена система проходит через ряд следующих  критических переходов; в результате структура усложняется вплоть до возникновения турбулентного хаоса.

   Для однозначности  определения термина, его связи  с характеристиками системы и  процесса, как правило, делается  ссылка на один из трёх стандартных  примеров самоорганизации:

лазер — пространственное упорядочение;

ячейки Рэлея —  Бенара — пространственное упорядочение;

реакция Белоусова  — Жаботинского — пространственно-временное  упорядочение;

   Нобелевский  лауреат Илья Пригожин создал  нелинейную модель реакции Белоусова  — Жаботинского, так называемый  брюсселятор. Так как для возникновения упорядочения в таких системах необходим приток энергии или отток энтропии, её диссипация, Пригожин назвал эти системы диссипативными. Вследствие нелинейности, наличия более одного устойчивого состояния в этих системах, в них не выполняется ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимуме скорости производства энтропии.

   По аналогии  описания самоорганизующихся систем  с фазовыми переходами диссипативная  самоорганизация получила название  фазового перехода в неравновесной  системе.

   Методы синергетики  были использованы практически  во всех научных дисциплинах:  от физики и химии до социологии  и филологии. Градообразование и нейронные сети описаны как диссипативные структуры. В последнее время практически исчезло использование первоначально необходимого математического аппарата нелинейных уравнений. Это привело к тому, что любая система естественного происхождения, не принадлежащая компетенции равновесной термодинамики стала рассматриваться как самоорганизованная.

   Консервативная самоорганизация (супрамолекулярная химия и фазовые переходы)

   В 1987 году  другой Нобелевский лауреат Жан-Мари  Лен — основатель супрамолекулярной химии ввёл термины «самоорганизация» и «самосборка», вследствие необходимости описания явлений упорядочения в системах высокомолекулярных соединений при равновесных условиях, в частности образование ДНК.

   Изучение  вещества в наносостоянии, образование сложной структуры в процессе кристаллизации без внешнего воздействия также потребовало описание этих явлений как самоорганизации. Но в отличие от синергетического подхода эти явления происходят в условиях близких к термодинамическому равновесию.

   Таким образом,  равновесные фазовые переходы, такие  как кристаллизация также оказались  самоорганизацией. Для устранения  путаницы, феномен упорядочения  в равновесных условиях часто  определяют как консервативная  самоорганизация.

   Континуальная самоорганизация (концепция эволюционного катализа)

   Концепция  эволюционного катализа, разработанная  А. П. Руденко, является альтернативной  концепцией самоорганизации для  биологических систем. В отличие  от когерентной самоорганизации  в диссипативных системах с  большим числом элементов (макросистем), рассматривается континуальная  самоорганизация для индивидуальных (микро-) систем. В рамках данного подхода определяется, что самоорганизация как саморазвитие системы происходит за счёт внутренней полезной работы против равновесия. Прогрессивная эволюция с естественным отбором возможна только как саморазвитие континуальной самоорганизации индивидуальных систем.

СИНЕРГЕТИКА

   К теориям самоорганизации относятся синергетика, теория изменений  и  теория катастроф.  Синергетика,  представляет   собой  эвристический  метод  исследования   открытых самоорганизующихся   систем,  подверженных кооперативному  эффекту,  который  сопровождается  образованием пространственных,  временных  или  функциональных  структур;  или,   кратко, процессов самоорганизации систем различной природы. Синергетика возникла в  ответ  на  кризис  исчерпавшего  себя  стереотипного,  линейного мышления, основными чертами которого являются:  представление  о хаосе как исключительно деструктивном начале мира; рассмотрение  случайности как  второстепенного,  побочного  фактора;  мир  считается  независимым   от микрофлуктуаций  (колебаний)  нижележащих уровней   бытия   и   космических влияний;  взгляд  на  неравновесность и неустойчивость  как на   досадные неприятности,  которые должны  быть  преодолены,  т.к.  играют  негативную, разрушительную роль; процессы, происходящие в мире, являются  обратимыми  во времени,  предсказуемыми  и   ретросказуемыми   на   неограниченно   большие промежутки времени; развитие  линейно,  поступательно,  безальтернативно  (а если альтернативы и есть, то они могут быть только  случайными  отклонениями от магистрального течения, подчинены ему и  в конечном  счете поглощаются им); пройденное представляет исключительно исторический интерес, а возвраты к старому, если они и есть,  являются  диалектическим  снятием предыдущего уровня и имеют новую основу;  мир связан  жесткими  причинно-следственными связями; причинные цепи носят линейный  характер,  а  следствие  если  и  не тождественно  причине,  то  пропорционально  ей,  т.е.  чем  больше  вложено энергии, тем больше результат.