Točka bifurkacije je sprememba načina delovanja sistema v stanju dinamičnega ravnovesja

Sodobna popularna znanost in popularna literatura pogosto uporabljajo izraze "sinergetika", "teorija kaosa" in "točka bifurkacije". Ta novi trend populistične uporabe teorije kompleksnih sistemov pogosto nadomešča konceptualni in kontekstualni pomen definicij. Poskusimo se ne skrivati, ampak kljub temu blizu znanstvenemu, da bi zainteresiranemu bralcu pojasnili pomen in bistvo teh konceptov.

Znanost in samoorganizacijski sistemi

Interdisciplinarno poučevanje, ki proučuje zakonitosti v kompleksnih sistemih katere koli narave, je sinergija. bifurkacije točka kot prelomnico ali v času izbora - ključni koncept v teoriji kompleksnih sistemov. Sinergijske kompleksni sistemi vključuje koncept odprtosti (izmenjava snovi, energije, okoljskih informacij) v nelinearnost (prisotnost množice poti) Dissipative (ponastavitev presežek entropije) in ponuja stanje razcepu (izberite ali kriza točka). Sinergijska teorija velja za vse sisteme, kjer je doslednost in nenadne spremembe, ki delujeta v času - biološko, družbeno, gospodarsko, fizično.

Osel Buridana

Skupna tehnika je pojasniti zapleteno s preprostimi primeri. Klasična ilustracija, ki opisuje stanje sistema, ki se približuje točki bifurkacije, je primer znane logike Jean Buridana iz 14. stoletja z oslom, njegovim mojstrom in filozofom. Začetne naloge so naslednje. Obstaja izbira - dva kupa sena. Obstaja odprt sistem - rit, ki se nahaja na isti razdalji od obeh sena. Opazovalci so mojster osla in filozofa. Vprašanje je - kakšna vreča iz sena bo izbrala osla? V Buridanu, v priči za tri dni, so ljudje gledali osla, ki se ni mogel odločiti, dokler lastnik ni povezoval kupe. In nihče ni umrl zaradi lakote.

Koncept bifurkacije interpretira takšno situacijo. Konec parabole je izpuščen, osredotočili se bomo na situacijo izbire med ravnovesnimi predmeti. Na tej točki lahko vsaka sprememba povzroči premik v smeri enega od predmetov (na primer, osel je zaspal, se zbudil, je bil bližje eni od kupov sena). V sinergiji je osel kompleksen odprt sistem. Bistvo bifurkacije je stanje osla pred izbiro ravnotežja. Sprememba položaja je motnja (nihanje) sistema. In dva kupa sena sta atraktorja, nato država, v kateri bo prišel sistem, potem ko gre skozi točko bifurkacije in doseže novo ravnovesje.

Tri osnovne točke bifurkacije

Za stanje sistema, ki se približuje točki bifurkacije, so značilne tri osnovne komponente: zlom, izbira in naročanje. Pred točko bifurkacije se sistem nahaja v atraktorju (lastnost, ki označuje stabilnost sistema). Na točki bifurkacije je za sistem značilna fluktuacija (motnje, nihanja v indeksih), ki povzročajo kvalitativni in kvantitativni preskok v sistemu z izbiro novega atraktorja ali prehoda v novo stabilno stanje. Raznolikost možnih atraktorjev in velika vloga priložnosti odpirajo multivariatno organizacijo sistema.

Matematika opisuje točke bifurkacije in stopnje prehoda skozi sistem v kompleksnih diferencialnih enačbah z nizom vseh parametrov in nihanj.

Nepredvidljiva točka bifurkacije

To je stanje sistema, preden se izbere na križišču, na točki razhajanj različnih možnosti izbire in razvoja. V intervalih med bifurkacijami je linearno obnašanje sistema predvidljivo, ga določajo naključni in redni dejavniki. Toda na točki bifurkacije se vloga naključnosti pojavlja na vrhu, zanemarljiva nihanja na "vhodu" postanejo ogromna na "izhodu". Ob bifurkacijskih točkah je vedenje sistema nepredvidljivo in vsaka naključnost ga premakne v nov atraktor. To je podobno gibanju šahovske igre - po njej obstaja veliko možnosti za razvoj dogodkov.

Na desni boste šli - konj bo izgubil vrvico -

Crossroads v ruskih pravljicah - to je zelo svetla podoba z izbiro in negotovostjo kasnejšega stanja sistema. Zdi se, da se s pristopom do točke bifurkacije niha sistem, najmanjša nihanja pa lahko privedejo do povsem nove organizacije, da bi naročila z nihanjem. In na tej točki v krizi ni mogoče predvideti izbire sistema. Tako v sinergiji, absolutno majhni vzroki povzročajo velike posledice, ki razkrivajo nestabilen svet razvoja vseh sistemov - od vesolja do izbire Buridanove riti.

Učinek metulja

Prihod sistema po nihanju, nastajanje nestabilnega sveta, odvisno od najmanjših naključnih sprememb, se odraža v metafori »metulj efekt«. Meteorolog, matematik in sinergist Edward Lorenz (1917-2008) opisuje občutljivost sistema do najmanjših sprememb. Pripada mu podoba, ki jo mahlja na krilu leptira v Ajovi, lahko povzroči plaz različnih procesov, ki se bodo končali v Indoneziji z deževno sezono. Svetlo sliko so takoj pobrali pisatelji in pisali več kot en roman o številnih dogodkih. Priljubljenost znanja na tem področju je v veliki meri posledica hollywoodskega režiserja Eric Bressa s svojim denarnim filmom "The Butterfly Effect".

Bifurkacije in nesreče

Bifurkacije so mehke in trde. Funkcija mehkih bifurkacij je majhna razlika v sistemu po prehodu skozi točko bifurkacije. Ko ima atraktor znatne razlike v obstoju sistema, se pravi, da je ta točka bifurkacije katastrofa. Prvič je tak koncept uvedel francoski znanstvenik Rene Federic Tom (1923-2002). Je avtor teorije katastrof, kot bifurkacijski sistemi. Njegove sedem osnovnih katastrofe prinašajo zelo zanimiva imena: krat, sestava, rep pogoltne, metulja, hiperbolnega, eliptičnega in paraboličnega pepela.

Uporabljena sinergetika

Sinergetika in teorija bifurkacije nista tako daleč od vsakdanjega življenja, kot se zdi. V običajnem življenju človeka več kot sto dni čez dan preide točko bifurkacije. Nihalo po naši izbiri - zavestno ali samo navidezno zavestno - nihanje nenehno. In morda bi razumevanje procesov sinergijske organizacije sveta pomagalo narediti bolj zavestno izbiro, ne bi dosegle katastrof in obide majhne bifurkacije.

Danes je vsa naša znanja o osnovnih znanostih dosegla točko bifurkacije. Odkritje temne snovi in ​​sposobnost, da jo shrani, je postavilo človeštvo na tisto mesto, kjer lahko naključna sprememba ali odkritje pripelje do države, ki je težko napovedati. Sodobna študija in obvladovanje vesolja, teorija "kunčjih lukenj" in prostorsko-časovna cev razširjajo možnosti znanja na nepredstavljive meje. Ostanek je le verjeti, da se s približevanjem naslednje točke bifurkacije naključno nihanje ne bo potisnilo človeštvo v brezno neobstoja.