Punctul de bifurcare este o modificare a regimului de funcționare a sistemului la starea de echilibru

Știința modernă populară și literatura populară folosesc adesea termenii "sinergie", "teoria haosului" și "punctul de bifurcare". Această nouă tendință de utilizare populistă a teoriei sistemelor complexe deseori înlocuiește sensul conceptual și contextual al definițiilor. Să încercăm să nu abrugăm, dar, totuși, aproape de științific să explicăm cititorului interesat sensul și esența acestor concepte.

Știință și sisteme de auto-organizare

Învățământul interdisciplinar, care studiază regularitățile în sisteme complexe de orice natură, este synergia. Punctul de bifurcare ca punct de cotitură sau moment de alegere este un concept-cheie în teoria comportamentului sistemelor complexe. sisteme complexe sinergetice implică conceptul de deschidere (schimb de substanță, energie, informații despre mediu) neliniarității (prezența unei multitudini de căi) disipativ (reset exces entropie) și oferă starea de bifurcare (selectați sau punctul de criză). Teoria sinergică este aplicabilă tuturor sistemelor în care există o secvență și schimbări spasmodice care se dezvoltă în timp - biologic, social, economic, fizic.

Măgarul lui Buridan

O tehnică comună este de a explica complicate prin exemple simple. Clasicul ilustrației care descrie starea sistemului care se apropie de punctul de bifurcare este un exemplu al binecunoscutei logici a lui Jean Buridan din secolul al 14-lea cu măgarul, stăpânul și filozoful său. Sarcinile inițiale sunt următoarele. Există o alegere - două grămezi de fân. Există un sistem deschis - un fund, situat la aceeași distanță de ambele haystacks. Observatorii sunt stăpânul măgarului și al filosofului. Întrebarea este: ce fel de sac de fân va alege măgarul? În Buridan, într-o parabolă timp de trei zile, oamenii se uitau la măgar, care nu putea face nici o alegere până când proprietarul nu a conectat grămezile. Și nimeni nu a murit de foame.

Conceptul de bifurcație interpretează situația ca aceasta. Sfârșitul parabolei este omis, ne vom concentra pe situația de alegere între obiectele de echilibru. În acest moment, orice modificare poate duce la o deplasare către o situație a unuia dintre obiectele (de exemplu, un măgar a adormit, sa trezit, sa dovedit a fi mai aproape de una dintre grămezi de fân). În sinergie, măgarul este un sistem deschis complex. Punctul de bifurcare este starea măgarului înainte de alegerea echilibrului. O schimbare a poziției este o perturbare (fluctuație) a sistemului. A doua capite - atractori, starea în care sistemul va veni după trecerea punctului bifurcare și să ajungă la un nou echilibru.

Trei puncte fundamentale de bifurcare

Starea sistemului care se apropie de punctul de bifurcare este caracterizată prin trei componente fundamentale: fractura, alegerea și ordonarea. Înainte de punctul de bifurcare, sistemul se află într-un atractiv (o proprietate care caracterizează stabilitatea sistemului). La punctul de bifurcare, sistemul se caracterizează prin fluctuații (perturbații, fluctuații ale indicilor) care determină un salt calitativ și cantitativ în sistem cu alegerea unui nou atractiv sau trecerea la o stare stabilă nouă. Multitudinea de potențiali atractori și rolul imens al șanselor deschid organizarea multivariată a sistemului.

Matematica descrie punctele de bifurcare si etapele de trecere prin sistem in ecuatii diferentiale complexe cu un set de toti parametrii si fluctuatiile.

Bifurcație imprevizibilă

Aceasta este starea sistemului înainte de a alege, la o răscruce de drum, în punctul de divergență a opțiunilor de alegere și de dezvoltare. În intervalele dintre bifurcări, comportamentul liniar al sistemului este previzibil, este determinat atât de factori aleatorii cât și de reguli. Dar la punctul de bifurcare, rolul de aleatorie iese pe partea de sus, iar o fluctuație neglijabilă la "intrare" devine uriașă la "ieșire". La punctele de bifurcare, comportamentul sistemului este imprevizibil, iar orice alunecare îl va muta într-un nou atractiv. Acest lucru este similar cu mișcarea din jocul de șah - după aceasta există multe opțiuni pentru dezvoltarea evenimentelor.

La dreapta vei merge - calul va pierde -

Crossroads in fairy-uri rusesti - aceasta este o imagine foarte luminata cu alegerea si incertitudinea starii ulterioare a sistemului. Odată cu abordarea punctului de bifurcare, sistemul pare să oscileze, iar cea mai mică fluctuație poate duce la o organizație cu totul nouă, pentru a ordona printr-o fluctuație. Și în acest moment al crizei, este imposibil să se prezică alegerea sistemului. Astfel, în sinergie, cauzele absolut mici dau naștere unor consecințe enorme, dezvăluind o lume instabilă a dezvoltării tuturor sistemelor - de la Univers până la alegerea fundului lui Buridan.

Efectul fluture

Sosirea sistemului la ordine prin fluctuație, formarea unei lumi instabile, dependentă de cele mai mici schimbări aleatorii, este reflectată de metafora "efectului fluture". Meteorologul, matematicianul și synergetismul Edward Lorenz (1917-2008) au descris sensibilitatea sistemului la cele mai mici schimbări. Îi aparține imaginea că o fluture de aripi fluture în Iowa poate provoca o avalanșă de diverse procese care se vor termina în Indonezia cu un sezon ploios. Imaginea luminoasă a fost imediat preluată de scriitori, scriind mai mult de un roman cu privire la multitudinea de evenimente. Popularizarea cunoștințelor în acest domeniu se datorează, în mare parte, regizorului de la Hollywood, Eric Bress, cu filmul său "Efectul fluturelui".

Bifurcații și dezastre

Bifurcațiile pot fi moi și dure. Caracteristica bifurcațiilor moi este diferențele mici în sistem după trecerea prin punctul de bifurcare. Atunci când atractorul are diferențe semnificative în existența sistemului, se spune că acest punct de bifurcare este o catastrofă. Pentru prima dată, un astfel de concept a fost introdus de omologul francez Rene Federic Tom (1923-2002). El este autorul teoriei catastrofelor, ca sisteme de bifurcare. Cele șapte catastrofe elementare sunt nume foarte interesante: ori de asamblare, inghite coada, fluture, hiperbolic, eliptică și umbilic parabolică.

Applied synergetics

Synergetics și teoria bifurcației nu sunt atât de departe de viața de zi cu zi, cum pare. În viața obișnuită a unei persoane trece de la punctul de bifurcare o sută de ori în timpul zilei. Pendulul ales de noi - conștient sau numai conștient - se învârt în mod constant. Și poate înțelegerea proceselor organizării sinergetice a lumii ne va ajuta să facem o alegere mai conștientă, să nu ajungem la catastrofe și să nu facem bifurcații mici.

Astăzi, toate cunoștințele noastre despre științele de bază au atins punctul de bifurcare. Descoperirea materiei întunecate și capacitatea de a pune-l pentru a salva omenirea la punctul în care o schimbare accidentală sau descoperire ne-ar putea duce la o stare care este dificil de prezis. Studiul modern și stăpânirea spațiului cosmic, teoria "găurilor de iepure" și tubul spațiu-timp extind posibilitățile de cunoaștere la limitele inimaginabile. Ramane doar sa credem ca prin apropierea de urmatorul punct de bifurcatie, o fluctuatie aleatorie nu va impinge omenirea in abisul non-existentei.