СИНЕРГЕТИКА

СИНЕРГЕТИКА

       

область науч. исследований, целью к-рых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоч. временных и пространств. структур в сложных неравновесных системах разл. природы (физ., хим., биол., экологич. и др.). Возникновение организованного поведения может обусловливаться внеш. воздействиями (вынужденная организация) или являться результатом развития собств. (внутр.) неустойчивостей в системе (самоорганизация). В последнем случае процесс упорядочения связан с коллективным поведением подсистем, образующих систему. Наряду с проблемой самоорганизации С. рассматривает также и вопросы самодезорганизации — возникновения хаоса (сложного поведения) в динамич. системах. Как правило, исследуемые системы являются диссипативными открытыми системами.

Термин «С.» происходит от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий. С. возникла в нач. 70-х гг. 20 в. Основой С. служит единство явлений, моделей и методов, с к-рыми приходится сталкиваться при исследовании процессов «возникновения порядка из беспорядка» в химии (реакции Белоусова — Жаботинского), космологии (спиральные галактики), экологии (организация сообществ) и т. д. Примером самоорганизации в гидродинамике служит образование в подогреваемой жидкости (начиная с нек-рых градиентов темп-ры) шестиугольных ячеек Бенара (рис.) или возникновение тороидальных вихрей (вихрей Тейлора) между вращающимися цилиндрами. Пример вынужденной организации -синхронизация мод в многомодовом лазере с помощью внеш. периодич. воздействия.

Модели С.— это модели нелинейных неравновесных систем, подвергающихся действию флуктуации. В момент перехода упорядоченная и неупорядоченная фазы отличаются друг от друга столь мало, что именно флуктуации переводят одну фазу в другую. Если в системе возможно неск. устойчивых состояний, то флуктуации отбирают лишь одно из них. При анализе сложных систем, напр. в биологии или экологии, С. исследует простейшие основные модели, позволяющие понять и выделить наиболее существ. механизмы «организации порядка» (избирательную неустойчивость, вероятностный отбор, конкуренцию или синхронизацию подсистем и др.).

Структура в виде шестигранных призматических ячеек (Бенара), устанавливающихся в плоском горизонтальном слое вязкой жидкости при подогреве снизу.

Понятия и образы С. связаны, в первую очередь, с оценкой упорядоченности поведения. Это пространств. корреляция, параметр порядка, взаимная координация (синхронизация) подсистем, энтропия и др. Методы С. в значит. степени перекрываются с методами колебаний и волн теории, термодинамики неравновесных процессов, теории фазовых переходов, статистич. механики и др. Для многих задач С. построение теории сводится к созданию и анализу вероятностной модели; здесь С. заимствует методы из матем. теории стохастич. процессов.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

СИНЕРГЕТИКА

(от греч. synergetikos - совместный, согласованнодействующий) - направление в науке, связанное с изучением закономерностейпространственно-временного упорядочения в разнообразных системах. Термин«С.», введённый Г. Хакеном (Н. Haken) в нач. 1970-х гг., отражает тот факт, <что процессы упорядочения в макроскопич. системе возникают благодаря взаимодействиюбольшого числа элементарных подсистем. Возникновение С. как самостоят. <направления связано с тем, что поведение разнообразных физ., хим., биол. <и др. систем описывается сходными матем. моделями и для таких систем характерныодни и те же явления самоорганизации. Это позволяет широко использоватьрезультаты исследования одних объектов при анализе других. Напр., модельА. Н. Колмогорова, И. Г. Петровского, Н. С. Пискунова, исследованная в1937 в связи с биол. проблемой распространения популяций на нек-рой территории, <была использована при анализе закономерностей фронта горения, распространениявозбуждения в сердечной ткани и др.

Осн. понятия С.: диссипативная структура (пространственно упорядоченноесостояние системы, обычно с симметрией, более низкой, чем симметрия исходногосостояния), волна переключения (бегущий фронт фазового перехода), ведущийцентр (локализованный автогенератор бегущих импульсов), вращающаяся спиральнаяструктура, называемая в С. ревербератором, и др. Эти понятия позволяютв универсальных наглядных образах объяснять особенности поведения конкретныхсистем.

Наряду с термином «С.» для обозначения данного направления широко употребляютсятакие названия, как нелинейная неравновесная термодинамика, теория самоорганизации, <теория автоволн, подчёркивающие выбор объекта или метода исследования.

Лит.: Эбелинг В., Образование структур при необратимых процессах, <пер. с нем., М., 1979; X а к е н Г., Синергетика, пер. с англ., М., 1980;его же, Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системахи устройствах, пер. с англ., М., 1985; Романовский Ю. М., Степанова Н. <В., Ч е р н а в с к и и Д. С., Математическая биофизика, М., 1984; ПригожинИ., От существующего к возникающему, пер. с англ., М., 1985. Н. А. Кириченко

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.