WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Самоорганізація в науці - Курсова робота

Самоорганізація в науці - Курсова робота

Концепція самоорганізації в науці

У наш час концепція самоорганізації одержує все більше поширення не тільки в природознавстві, але й у соціально-гуманітарному пізнанні. Оскільки більшість наук вивчають процеси еволюції систем, то вони змушені аналізувати й механізми їхньої самоорганізації. От чому концепція самоорганізації стає тепер парадигмою дослідження великого класу систем і процесів, що відбуваються в них, і явищ. Звичайно під парадигмою в науці мають на увазі фундаментальну теорію, що застосовується для пояснення широкого кола явищ, що ставляться до відповідної області дослідження. Прикладами таких теорій можуть служити класична механіка Ньютона або еволюційне навчання Дарвіна. Зараз значення поняття парадигми ще більше розширилося, оскільки воно застосовується не тільки до окремих наук, але й до міждисциплінарних напрямків досліджень. Типовими прикладами таких міждисциплінарних парадигм є виникла піввіку назад кібернетика й чверть століття сінергетика.

Формування ідей самоорганізації

Ранні підходи до вивчення самоорганізації в окремих науках ясно позначилися ще в XVIII в. Вони зв'язані насамперед з діяльністю основоположника класичної політичної економії Адама Сміта (1723-1790), що у своїй головній праці "Дослідження про природу й причини багатства народів" ясно виразив ідею про те, що спонтанний порядок на ринку є результатом взаємодії різних, часто протилежних прагнень, цілей і інтересів численних його учасників. Саме така взаємодія приводить до встановлення того ніким не передбаченого й незапланованого порядку на ринку, що виражається в рівновазі попиту та пропозиції. Цю головну свою думку А. Сміт виразив у формі метафори "невидимої руки" , що регулює ціни на ринку.

Кожна окрема людина намагається вживати свій капітал так, щоб продукт мав найбільшу вартість. Звичайно вона і не має на увазі сприяти суспільній користі й не усвідомить, наскільки сприяє їй. Вона має на увазі лише власну вигоду, причому в цьому випадку вона невидимою рукою направляється до мети, що не входила в її наміри. Дбаючи лише про свої власні інтереси, вона часто більше діючим образом служить інтересам суспільства, чим тоді, коли свідомо прагне служити їм.

Аналогічні ідеї щодо самоорганізації норм моральності в суспільстві висловлювали в тім же столітті шотландські моралісти, які підкреслювали, що принципи морального поводження людей не створюються правителями, політиками й іншими суспільними діячами, а формуються повільно й поступово в ході самоорганізації людей під впливом умов, що змінюються, їхнього життя.

Важливо при цьому звернути увагу на те, що ідеї самоорганізації, самовдосконалення й поліпшення діяльності соціальних систем і суспільних установ згадані вчені зв'язують із еволюційними процесами, які відбуваються в життєдіяльності людей. Звичайно, найчастіше ідеї самоорганізації й еволюції не були чітко і ясно виражені, вони скоріше були результатом інтуїтивного прозріння, чим строгого наукового дослідження. Проте, від цього їхня цінність не зменшується, тому що вони підготували ґрунт для майбутніх досліджень процесів самоорганізації й еволюції.

Еволюційна теорія Дарвіна послужила потужним поштовхом для розгортання досліджень про механізми розвитку різних природних і соціальних систем. Якщо фізичні й хімічні методи дослідження багато чого дали для аналізу структури й функціонування живих систем, то еволюційна концепція біології змусила фізиків і хіміків по-новому глянути на об'єкти своїх досліджень і природу в цілому. Вони змушені були зважати на те глибоке протиріччя, що існувало між їхніми поглядами й безсумнівними факт і теоретично обґрунтованими твердженнями дарвінівської еволюційної теорії. Формування ідей самоорганізації у фізику було продиктовано саме прагненням перебороти зазначене протиріччя, що свідчило про те, що деякі її основні поняття й принципи мають занадто ідеалізований характер і неадекватно відображають досліджувану реальність.

Насамперед поняття про оборотні процеси, що міцно затвердився в механіку, не враховувало реального характеру процесу змін у природі. Дійсно, для механічного опису процесів досить задати лише початкові координати й швидкість тіла, що рухається. Тоді за допомогою системи диференціальних рівнянь, що описують рух, можна однозначно визначити положення тіла в будь-який момент як у минулому, так і в сьогоденні. Тому фактор часу по суті справи не має ніякого значення в механіку.

Таке уявлення вкрай спрощує властивості реальних процесів, і в середині минулого століття фізики у зв'язку з вивченням теплових процесів змушені були ввести фактор часу, що відбивав би реальні зміни, що відбуваються в ході еволюції системи. Але уявлення про еволюцію в класичній термодинаміці, що вивчає ізольовані системи, було зовсім чужо механіці. У той же час еволюція в термодинаміку розумілася зовсім інакше, чим у біології. Справді, якщо в теорії Дарвіна еволюція привела до вдосконалювання й ускладнення живих систем у результаті їхньої адаптації до умов, що змінюються, навколишнього середовища, то в класичній фізиці вона зв'язувалася з дезорганізацією й руйнуванням системи. Таке уявлення випливало із другого початку термодинаміки, відповідно до якого закрита система поступово еволюціонує убік безладдя й дезорганізації

Різке протиріччя між біологічною й фізичною еволюцією вдалося дозволити тільки після того, коли фізика звернулася до поняття відкритої системи, тобто системи, що обмінюється з навколишнім середовищем речовиною, енергією й інформацією. За певних умов у відкритих системах можуть виникнути процеси самоорганізації в результаті одержання нової енергії й речовини ззовні, або розсіювання, використаної в системі енергії. Таким чином, було встановлено, що ключ до розуміння процесів самоорганізації втримується в дослідженні процесів взаємодії системи з навколишнім середовищем.

До встановлення загального погляду на процеси самоорганізації різні вчені йшли різними шляхами. Автор самого терміна "сінергетика" німецький фізик Герман Хакен, що працював у лабораторіях фірми Белла над новими джерелами світла, досліджував механізми кооперативних процесів, які відбуваються у лазері. Він з'ясував, що частки, що становлять активне середовище резонатора, під впливом зовнішнього світлового поля починають коливатися в одній фазі. У результаті цього між ними встановлюється когерентне, або погоджене, взаємодія, що приводить в остаточному підсумку до їх кооперативного, або колективному, поводженню.

Однак на початку, по його власному визнанню, він ясно не розумів, що подібні процеси можуть відбуватися й в інших системах, а лазер - лише один з типових їхніх представників.

Видний теоретик самоорганізації І.Р. Пригожин прийшов до своїх ідей з аналізу специфічних хімічних реакцій, які приводять до утворення певних просторових структур із часом при зміні концентрації реагуючих речовин. Разом зі своїми співробітниками він побудував математичну модель таких реакцій, які вперше експериментально були вивчені вченими Б. Белоусовим і О. Жаботинським

Теоретичною основою моделі стала нелінійна термодинаміка, що вивчає процеси, що відбуваються в нелінійних нерівновагих системах під впливом флуктуацій. Якщо така система вилучена від крапки термодинамічної рівноваги, то виникаючі в ній флуктуації в результаті взаємодії із середовищем будуть підсилюватися й зрештою приведуть до руйнування колишнього порядку або структури, а тим самим і до виникнення нової системи. Структури й системи, що виникають при цьому, І.Р. Пригожин назвав дисипативними, оскільки вони утворюються за рахунок дисипації, або розсіювання, енергії, використаною системою, і одержання з навколишнього середовища нової, свіжої енергії. За дослідження з термодинаміки дисипативних структур І.Р. Пригожину була присуджена Нобелівська премія по хімії.

Інший видний теоретик самоорганізації німецький учений М. Ейген переконливо довів, що відкритий Ч. Дарвіном принцип добору продовжує зберігати своє значення й на мікрорівні. Тому він мав всі підстави затверджувати, що генезис життя є результат процесу добору, що відбуває на молекулярному рівні. Він показав, що складні органічні структури з адаптаційними характеристиками виникають завдяки еволюційному процесу добору, у якому адаптація оптимізується самими структурами. Передумовами для здійснення такої самоорганізації макромолекул є взаємодія системи із середовищем або відкритість для обміну речовиною й енергією, автокаталіз, мутації й природний добір.

Loading...

 
 

Цікаве