Файл: Мет.ук.ст. КСЕ 11НИБ экономика.doc

Так как беспорядок - явление более вероятное, чем порядок, деградация неизбежна. При определенных условиях в открытых макросистемах может наблюдаться локальное понижение энтропии. Однако оно сопровождается увеличением беспорядка в окружающей данную систему среде, что связано с глобальным ростом энтропии, всеобщий характер которого определяется вторым началом термодинамики. Например, чтобы где-то во Вселенной в настоящее время образовалась звезда, необходимо достаточно большое количество вещества, которое можно получить только путем разрушения старых звезд, разбрасывающих при взрывах свою материю в окружающее пространство. При этом на образование новой звезды расходуется не все взорвавшееся вещество. Таким образом, чтобы что-то создать, надо перед этим что-то разрушить, причем количество разрушенного должно превышать количество создаваемого. Созидание всегда «оплачивается» разрушением.

Общие закономерности эволюционной самоорганизации в природе и обществе в настоящее время изучаются в относительно новом междисциплинарном научном направлении - синергетике. Этот термин ввел в начале 70-х гг.XXв. немецкий физик-теоретик Г. Хакен.

Эволюционная самоорганизация в окружающем нас мире шла в следующем направлении: неживая природа, предбиологическая природа, живая природа, общество.

Бельгийский ученый российского происхождения И.Р.Пригожин (1917-2003) одним из первых сформулировал общий принцип возникновения новых упорядоченных структур в процессах развития. Он является основателем неравновесной нелинейной термодинамики, изучающей универсальные закономерности образования пространственно упорядоченных структур в открытых системах вдали от состояния термодинамического равновесия. Устойчивые пространственно неоднородные (упорядоченные) структуры, возникающие в результате развития неустойчивостей в однородной неравновесной диссипативной среде, И.Р.Пригожин назвалдиссипативными структурами. Диссипативная среда- это система, в которой энергия упорядоченных процессов необратимым образом переходит в энергию хаотических процессов. В неравновесных диссипативных открытых системах поглощение энергии может компенсироваться поступлением ее из окружающей среды. В 1947 г. И.Р.Пригожин доказал теорему, названную впоследствиитеоремой Пригожина, согласно которой при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние соответствует минимальной энтропии. В 1977 г. за работы по химической термодинамике И.Р.Пригожину была присуждена Нобелевская премия по химии.

Другой основоположник синергетики Г.Хакен первым стал изучать спонтанное возникновение упорядоченных макроструктур из неустойчивых состояний, в которых может находиться любая неравновесная макросистема.

При экспериментальном изучении самоорганизующихся систем в физике, химии, биологии, геологии, космологии, социологии, экономике, информатике и их моделировании с помощью соответствующих дифференциальных уравнений были установлены универсальные закономерности их эволюционного развития. Следует отметить, что уравнения, моделирующие необратимые во времени процессы, при замене tна -tдолжны менять свой вид.

Перечислим необходимые условия самоорганизации.

1. Самоорганизация может протекать только в неравновесных макросистемах, т.е. неравновесность может быть источником порядка.

2. Для того чтобы в макросистеме могли происходить процессы самоорганизации, она должна быть сложной, т.е. содержать достаточно большое количество взаимодействующих подсистем.

3. Системы, в которых может наблюдаться самоорганизация, должны быть открытыми.

4. Самоорганизация может идти только в диссипативных средах.

5. Для самоорганизации необходимо развитие неустойчивостей при приближении системы к состоянию, называемому точкой бифуркации, выход из которого осуществляется путем скачка системы в одно из возможных качественно новых состояний.

Самоорганизация - это возникновение диссипативных структур, появление которых связывают с переходом систем в менее симметричное, но более устойчивое состояние. Образование диссипативных структур рассматривается как катастрофа, которая связывается со скачком системы в качественно новое состояние при случайных изменениях в ней.

Поведение самоорганизующейся системы в наибольшей степени зависит от самых неустойчивых элементов, или факторов, называемых параметрами порядка. Например, для фазового перехода «газ-жидкость» параметром порядка является плотность вещества; во время кризиса российской экономики в августе 1998 г. параметром порядка являлся курс рубля к устойчивым иностранным валютам. Определяющая роль наиболее неустойчивых переменных в процессах самоорганизации называетсяпринципом подчинения.

Параметры порядка немногочисленны. Они управляют, «дирижируют» поведением всех остальных переменных системы, и именно для них удается составить и исследовать математические уравнения, моделирующие процессы в системе.

Развитие отличается от других динамических процессов, например, от процессов роста, тем, что развивающаяся система при накоплении в ней количественных изменений переходит в качественно новое состояние, и этот переход происходит скачком, который, однако, может быть растянутым во времени. Процесс биологического видообразования, как следует из уравнений популяционной генетики, имеет скачкообразный характер. В социальных системах смена общественно-экономических формаций также происходит скачком. И.Р.Пригожин сформулировалпринцип развитиякак последовательное прохождение системой состояний, в которых нарушается единственность решения уравнения для параметра порядка. Такие состояния называютсяточками бифуркаций.

Вблизи точек бифуркаций в системе наблюдается резкое увеличение флуктуаций(случайных изменений). В результате этого в конечном итоге происходит переход в качественно новое системное состояние. И.Р.Пригожин назвал такой переход«порядком через флуктуации». Выбор пути, по которому пойдет развитие после бифуркации, определяется случайно в момент крайней неустойчивости. Направление эволюции на этом этапе, который называется такжекризисом, становится непредсказуемым. Выход из кризиса осуществляется путем скачка системы либо в качественно новое более упорядоченное состояние, либо в менее упорядоченное состояние, предельным вариантом которого является полная деградация, или переход в равновесное состояние.

Процесс эволюционной самоорганизации состоит из двух этапов:

1. эволюционного этапа(этапа устойчивого развития),на котором система качественно не меняется, но в ней накапливаются количественные изменения; поведение системы на этом этапе предсказуемо и управляемо;

2. этапа кризиса, характеризующегося крайней неопределенностью, неустойчивостью и непредсказуемостью, выход из которого осуществляется в результате скачка системы в одно из возможных качественно новых состояний.

На этапе кризиса параметр порядка меняется непредсказуемым образом, а его колебания характеризуются гораздо большей амплитудой, чем в период устойчивого развития. Причем, экстремальные кризисные значения этого параметра очень сильно отличаются от тех значений, которые он имел на предшествующем эволюционном этапе, а иногда – и от значений на последующем эволюционном этапе. Этот факт может быть использован для прогнозирования поведения системы во время кризиса:параметр порядка на этом этапе достигнет значений, минимум в несколько раз отличающихся от его средней величины до кризиса.

Следует отметить, что для получения более полной информации о развитии самоорганизующейся макросистемы нужно рассматривать изменение нескольких параметров порядка (если они существуют), характеризующих ее поведение.

Неравновесные открытые системы с большим количеством взаимодействующих элементов естественным образом эволюционируют к критическому состоянию, в котором малое воздействие может привести к значительным изменениям. Это явление называется самоорганизованной критичностью. Оно объясняет динамику различных природных и общественных систем, например, земной коры, экосистем, биосферы в целом, рынков акций, экономик отдельных государств или регионов, мировой экономики и т.д.

Кризисы неизбежны при любом эволюционном развитии сложных систем. После них наступает либо новый эволюционный этап, либо система разрушается. Невозможно избежать кризисных состояний, т.к. они являются результатом накопившихся в системе противоречий, которые, в свою очередь, служат источником развития. Можно предсказать кризисы, подготовиться к ним, смягчить их последствия.

Неизбежность смены эволюционного этапа развивающейся системы кризисом приводит к цикличности развития.Для некоторых природных и общественных систем установлена количественная периодичность циклов. Например, уже в концеXIXв. было обнаружено, что в развитии любого капиталистического хозяйства наблюдаются циклы продолжительностью от 7 до 11 лет, во время которых подъем в экономике постепенно сменяется спадом, завершающимся кризисом. Ни ускорение или замедление темпов обращения капитала, ни ускорение научно-технического прогресса, ни другие внешние воздействия не изменили длину этих циклов за прошедшие годы. На территории бывшего СССР наблюдаются в среднем 2 крупных землетрясения каждые 5 лет. Из этого следует, что в указанной области приблизительно 2,5 года необходимо для накопления в эволюционирующей к критическому состоянию земной коре значительных механических напряжений, сброс которых осуществляется путем сильного подземного толчка.

Сформулируем основные закономерности эволюционного развития макросистем.

1. Эволюция необратима.

2. Результаты эволюции случайны и в общем случае непредсказуемы.

3. Возможна эволюционная самоорганизация систем, приводящая к разнообразию и сложности окружающего нас мира.

4. Неизбежна эволюционная деградация систем.

Термодинамическое и статистическое описание макросистем и тепловых процессов. Свойства макросистем описываются на основе дополняющих друг друга подходов:термодинамическогоистатистического (молекулярно-кинетического). Втермодинамикерассматриваются только объекты, состоящие из большого числа частиц. Такие объекты характеризуютсятермодинамическими параметрами- физическими величинами, которые регистрируются термометрами, манометрами и другими приборами, не реагирующими на воздействия отдельных частиц тела. Например, рассматривая газ, для его описания используют такие параметры, как давление p, объем V, температуру T.Термодинамикаизучает превращение энергии в тепловых процессах. Ее понятия и выводы (температура, давление, энтропия, термодинамическое равновесие и т.д.) применимы только к макросистемам.

Термодинамические параметры делятся на внешние, определяемые состоянием окружающих тел, ивнутренние, зависящие от состояния самой системы, т.е. хаотического движения составляющих ее частиц. Относительная величина флуктуаций внутренних термодинамических параметров тем меньше, чем больше число частиц, образующих макросистему. В термодинамике рассматриваются средние значения внутренних термодинамических параметров, а тепловые явления изучаются без учета атомно-молекулярного строения тел.

В соответствии со вторым началом термодинамики, изолированная термодинамическая система со временем переходит в состояние термодинамического равновесия, которое в термодинамике характеризуется тем, что внутренние термодинамические параметры принимают определенные значения, одинаковые для всей системы.

В равновесной системе температура (мера средней кинетической энергии теплового (беспорядочного) движения молекул или атомов вещества) одинаковая во всех ее областях. Для неравновесной системы понятие температуры не имеет смысла. Постулат о существовании температуры тела или системы тел в состоянии термодинамического равновесия называется нулевым началом термодинамики.

Сущность статистического (молекулярно-кинетического)описания свойств макросистем заключается в том, что макрообъект рассматривается как совокупность огромного числа частиц (например, атомов или молекул), движение которых подчиняется законам классической механики. Для изучения такого движения используются статистические методы, позволяющие определять характеристики макросистем на основе усредненных значений скоростей, энергий и других параметров, характеризующих ее частицы. Например, абсолютная температура равновесной макросистемы пропорциональна среднему квадрату скорости теплового (хаотического) движения ее молекул или атомов.