Știința populară modernă și literatura populară folosesc adesea termenii „sinergie”, „teoria haosului” și „punct de bifurcare”. Această nouă tendință de utilizare populistă a teoriei sistemelor complexe înlocuiește adesea sensul conceptual și contextual al definițiilor. Să încercăm nu în mod abstrus, dar totuși aproape de științific, să explicăm cititorului interesat sensul și esența acestor concepte.
Știință și sisteme de auto-organizare
O doctrină interdisciplinară care explorează tipare în sisteme complexe de orice natură este sinergetica. Punctul de bifurcare ca punct de cotitură sau moment de alegere este un concept cheie în teoria comportamentului sistemelor complexe. Conceptul sinergetic al sistemelor complexe presupune deschiderea acestora (schimbul de materie, energie, informații cu mediul), neliniaritatea dezvoltării (prezența multor căi de dezvoltare), disipatitatea (descărcarea excesului de entropie) șiposibilitatea unei stări de bifurcare (punct de alegere sau de criză). Teoria sinergetică este aplicabilă tuturor sistemelor în care există o secvență și modificări spasmodice care se dezvoltă în timp - biologice, sociale, economice, fizice.
Măgarul lui Buridan
O tehnică comună este de a explica lucruri complexe cu exemple simple. O ilustrație clasică care descrie starea unui sistem care se apropie de un punct de bifurcare este exemplul celebrului logician din secolul al XIV-lea Jean Buridan cu un măgar, stăpânul său și un filozof. Acestea sunt sarcinile de pornire. Există un subiect de alegere - două brațe de fân. Există un sistem deschis - un măgar, situat la aceeași distanță de ambele căpițe de fân. Observatorii sunt stapanul magarului si al filosofului. Întrebarea este, ce mână de fân va alege măgarul? În pilda lui Buridan, timp de trei zile oamenii s-au uitat la măgar, care nu a putut face o alegere până când proprietarul a conectat mormanele. Și nimeni nu a murit de foame.
Conceptul de bifurcare interpretează situația după cum urmează. Omitem sfârșitul parabolei și ne concentrăm pe situația de alegere între obiectele de echilibru. În acest moment, orice schimbare poate duce la o schimbare a situației către unul dintre obiecte (de exemplu, un măgar a adormit, trezindu-se, era mai aproape de unul dintre grămezile de fân). În sinergie, măgarul este un sistem deschis complex. Punctul de bifurcație este starea măgarului înainte de alegerea echilibrului. O schimbare a poziției este o perturbare (fluctuație) a sistemului. Și două căți de fân sunt atractori, starea în care va ajunge sistemul după ce trece de punctul de bifurcare și atinge o nouă stare de echilibru.
Trei puncte fundamentale de bifurcare
Starea sistemului care se apropie de punctul de bifurcație este caracterizată de trei componente fundamentale: fractură, alegere și ordonare. Înainte de punctul de bifurcare, sistemul se află într-un atractor (o proprietate care caracterizează stabilitatea sistemului). În punctul de bifurcare, sistemul se caracterizează prin fluctuații (perturbații, fluctuații ale indicatorilor), care provoacă o schimbare bruscă calitativă și cantitativă a sistemului cu alegerea unui nou atractor sau trecerea la o nouă stare stabilă. Multiplicația posibililor atractori și rolul uriaș al aleatoriei relevă multivariabilitatea organizării sistemului.
Matematica descrie punctele de bifurcație și etapele trecerii acestuia de către sistem în ecuații diferențiale complexe cu o multitudine de toți parametrii și fluctuațiile.
Punctul de bifurcare imprevizibil
Aceasta este starea sistemului înainte de alegere, la răscruce, în punctul de divergență a opțiunilor de alegere multiplă și de dezvoltare. În intervalele dintre bifurcații, comportamentul liniar al sistemului este previzibil, acesta fiind determinat atât de factori aleatori cât și regulați. Dar în punctul de bifurcare, rolul hazardului este pe primul loc, iar o fluctuație nesemnificativă la „input” devine uriașă la „ieșire”. În punctele de bifurcație, comportamentul sistemului este imprevizibil și orice șansă îl va muta către un nou atractor. Este ca o mișcare într-un joc de șah - după aceasta, există multe opțiuni pentru dezvoltarea evenimentelor.
Dacă mergi la dreapta, îți vei pierde calul…
Răscrucea de drumuri în basmele rusești este o imagine foarte vie, cu o alegere și incertitudinea stării ulterioare a sistemului. La apropierea punctului de bifurcație, sistemul pare să oscileze, iar cea mai mică fluctuație poate duce la o organizare complet nouă, de ordonat prin fluctuație. Și în acest moment al punctului de cotitură, este imposibil de prezis alegerea sistemului. Așa se face că, în sinergie, cauze absolut mici dau naștere la consecințe uriașe, deschizând o lume instabilă a dezvoltării tuturor sistemelor – de la Univers până la alegerea măgarului lui Buridan.
Efect fluture
Sistemul se pune în ordine prin fluctuație, formarea unei lumi instabile, dependentă de cele mai mici schimbări aleatorii, este reflectată de metafora efectului fluture. Meteorologul, matematicianul și sinergetistul Edward Lorentz (1917-2008) a descris sensibilitatea unui sistem la cea mai mică schimbare. Ideea lui este că o singură lovitură de aripă a unui fluture în Iowa poate declanșa o avalanșă de diferite procese care se vor încheia în sezonul ploios din Indonezia. O imagine vie a fost imediat preluată de scriitori, care au scris mai mult de un roman pe tema multiplicității evenimentelor. Popularizarea cunoștințelor în acest domeniu este în mare măsură meritul regizorului de la Hollywood Eric Bress cu filmul său de box office The Butterfly Effect.
Bifurcații și catastrofe
Bifurcațiile pot fi moi sau dure. O caracteristică a bifurcațiilor moi este diferențele mici în sistem după trecerea prin punctul de bifurcație. Când atractorul arediferențe semnificative în existența sistemului, atunci ei spun că acest punct de bifurcare este o catastrofă. Acest concept a fost introdus pentru prima dată de omul de știință francez René Federic Thom (1923-2002). El este și autorul teoriei catastrofelor, ca bifurcații de sisteme. Cele șapte catastrofe ale sale elementare au nume foarte interesante: pliul, cutul, coada rândunicii, fluturele, ombilicul hiperbolic, eliptic și parabolic.
Applied Synergetics
Sinergetica și teoria bifurcației nu sunt atât de departe de viața de zi cu zi pe cât ar părea. În viața de zi cu zi, o persoană trece de punctul de bifurcare de sute de ori în timpul zilei. Pendulul ales de noi - conștient sau doar aparent conștient - balansează constant. Și poate înțelegerea proceselor de organizare sinergică a lumii ne va ajuta să facem o alegere mai informată, evitând catastrofele, dar ne descurcăm cu mici bifurcări.
Astăzi, toate cunoștințele noastre despre științe fundamentale au ajuns la un punct de bifurcație. Descoperirea materiei întunecate și capacitatea de a o conserva au adus omenirea într-un punct în care o schimbare sau o descoperire întâmplătoare ne poate duce la o stare greu de prezis. Explorarea și explorarea modernă a spațiului cosmic, teoriile gaurii iepurelui și tuburile spațiu-timp extind posibilitățile de cunoaștere la limite de neimaginat. Rămâne doar să credem că, apropiindu-se de următorul punct de bifurcare, o fluctuație aleatorie nu va împinge omenirea în abisul inexistenței.
