Cos'è un punto di biforcazione? Sistemi aperti dissipativi. punto di biforcazione

Nella conoscenza socio-filosofica, nelle condizioni di una crisi, periodo di transizione dello sviluppo della società, il significato di molte categorie scientifiche si sta trasformando usando il linguaggio della sinergia di un tempo adeguato di incertezza e caos. Ciò porta o ad un trasferimento formale di concetti dalle scienze naturali a quelle umanistiche, o ad una sostituzione di significati in generale. Il concetto di "biforcazione" è oggi particolarmente popolare, liberamente utilizzato e interpretato in diversi contesti.

Gli scienziati hanno a lungo discusso sul ruolo del caso e del determinismo. All'inizio del XIX secolo, il famoso scienziato Laplace sosteneva che l'Universo si sviluppa secondo le proprie leggi, che non ci sono incidenti, ma ci sono leggi deterministiche che noi non conosciamo, ma il "demone di Laplace" lo sa. Cosa, se conosci lo stato iniziale delle molecole, puoi calcolare la loro posizione e velocità in qualsiasi momento. E, probabilmente, avendo una potente tecnologia informatica, è davvero possibile. Ma la descrizione stocastica e l'approccio probabilistico semplificarono enormemente il problema della fisica molecolare e portarono all'emergere della termodinamica.

Un altro esempio dalla fisica quantistica, in cui l'approccio probabilistico ha permesso di aggirare le contraddizioni associate alla violazione del principio di località: un elettrone in un atomo di idrogeno è, per così dire, distribuito su una piccola ma finita regione dello spazio, cioè. può essere sia "lì" che "qui" (principio di indeterminazione di W. Heisenberg). La teoria della probabilità aggira questa contraddizione, operando con il concetto di probabilità di trovare una particella in un dato punto dello spazio. Ma appare la teoria del vuoto fisico di G. Shipov, che fornisce una spiegazione deterministica del comportamento delle particelle quantistiche.

Tutti questi esempi tratti dalla storia della scienza indicano che molti processi deterministici sono stati trasferiti nella categoria di quelli casuali per comodità della loro descrizione matematica o per l'incertezza sulla questo momento quelle leggi e forze che determinano il processo in esame. Soprattutto se noi stiamo parlando sui fenomeni che si verificano sotto l'influenza un largo numero fattori per i quali non esiste una descrizione deterministica. Molti cosiddetti processi casuali in natura sono condizionatamente casuali. E questa casualità è una regolarità sconosciuta dei fenomeni osservati.

I sostenitori della sinergia assegnano al caso il ruolo di primo piano nel processo evolutivo. Quindi, I.Prigozhin chiama le leggi deterministiche della fisica una caricatura dell'evoluzione, e G.N.Dulnev scrive che la casualità e la biforcazione sono la fonte della morfogenesi, “…la casualità è un principio costruttivo creativo. Lei costruisce il mondo".

Il termine deriva dal lat. bifurcus - biforcato ed è usato in senso lato per riferirsi a tutti i tipi di riarrangiamenti qualitativi o metamorfosi di vari oggetti quando cambiano i parametri da cui dipendono. Se un sistema in evoluzione dipende da un parametro, allora quando cambia, il comportamento del sistema, in caso generale, può cambiare senza problemi. Tuttavia, quando il parametro supera un certo valore critico, la dinamica del sistema può subire una ristrutturazione qualitativa. I valori dei parametri ai quali avviene la ristrutturazione delle modalità di moto stazionario nel sistema sono chiamati valori di biforcazione del parametro (o punto di biforcazione), e la ristrutturazione stessa è chiamata biforcazione. Con un continuo cambiamento dei parametri, possono verificarsi cascate di biforcazioni. Come risultato di una sequenza di biforcazioni in un sistema dinamico in evoluzione, può essere stabilito un regime caotico. Una cascata di biforcazioni è uno degli scenari tipici per il passaggio dall'ordine al caos, da un semplice regime periodico a uno complesso aperiodico, con un raddoppiamento infinito del periodo. Il modello dello sviluppo di un sistema complesso attraverso una sequenza di biforcazioni e l'idea di caos come struttura estremamente complessa e sviluppata è applicabile a fenomeni di natura molto diversa: fisica, biologica, sociale, economica, cioè. a tutti i sistemi in cui è presente una sequenza di biforcazioni a raddoppio di periodo.

Nella sinergetica delle "scienze naturali", la biforcazione è presentata come uno stato critico del sistema, il punto di transizione dal caos all'ordine, il momento della formazione, l'emergere di un nuovo ordine, il periodo finale dello sviluppo del sistema in una modalità con aggravamento, la scelta di uno di tutto il fan di espandere rapidamente le sue tendenze di attività - come dominante e determinante nuovo ordine nel periodo post-biforcazione.

La teoria delle biforcazioni dei sistemi dinamici fu sviluppata per la prima volta dai matematici A. Poincaré e A.A. Andronov. La teoria della catastrofe è stata sviluppata dal matematico René Thom nel 1972, che ha delineato le principali idee filosofiche e metodologiche della teoria del caos sviluppata in precedenza. La teoria delle catastrofi si occupa della descrizione matematica di bruschi cambiamenti qualitativi (passaggio a uno stato di caos deterministico, transizioni di fase, autorganizzazione), vale a dire salti nel comportamento di sistemi dinamici non lineari che evolvono nel tempo. Senza la teoria delle catastrofi, la comprensione dei processi sinergici sarebbe incompleta. Un vantaggio importante di questa teoria è che può descrivere le situazioni non solo “quantitativamente”, ma anche “qualitativamente”.

Nella teoria delle catastrofi, la biforcazione è rappresentata come una brusca ristrutturazione qualitativa del sistema con un graduale cambiamento dei parametri. (Ad esempio: l'acqua bolle, il ghiaccio si scioglie). Fino al punto di biforcazione, il sistema ha un percorso di sviluppo, il suo comportamento è completamente prevedibile. La biforcazione è un salto catastrofico, una rottura del conflitto, un nodo di interazione tra caso e limite esterno, tra fluttuazioni e irreversibilità.

Quanto segue può servire da esempio di biforcazione in vari sistemi: biforcazione fluviale - la divisione del letto del fiume e della sua valle in due rami, che non si fondono in futuro e sfociano in bacini diversi; in medicina - la divisione di un organo tubolare (vaso o bronco) in 2 rami dello stesso calibro, che si estendono ai lati con gli stessi angoli; biforcazione meccanica: l'acquisizione di una nuova qualità nei movimenti sistema dinamico con un piccolo cambiamento nei suoi parametri; nel sistema educativo - la divisione delle classi superiori di un istituto scolastico in due dipartimenti; biforcazione spazio-temporale (in fantascienza) - la divisione del tempo in più flussi, ognuno dei quali ha i propri eventi. Nello spazio-tempo parallelo, gli eroi hanno vite diverse.

Il punto di biforcazione è uno dei concetti più significativi nella teoria dell'auto-organizzazione. Questo è un tale periodo o momento nella storia del sistema in cui passa da una certezza sistemica a un'altra. Le sue caratteristiche qualitative dopo aver raggiunto il punto di biforcazione sono destinate a un cambiamento fondamentale, che porta a un cambiamento nell'essenza del sistema stesso. Il meccanismo di trasformazione del sistema che opera in tali momenti è associato alla ramificazione della traiettoria del sistema, determinata dalla presenza di competizione tra attrattori.

I punti di biforcazione sono momenti speciali nello sviluppo di sistemi viventi e non viventi, quando lo sviluppo sostenibile, la capacità di estinguere deviazioni casuali dalla direzione principale, sono sostituite dall'instabilità. Due o più (invece di uno) nuovi stati diventano stabili. La scelta tra loro è determinata dal caso, nei fenomeni vita pubblica- decisione volontaria. Dopo aver effettuato la scelta, i meccanismi di autoregolazione mantengono il sistema in uno stato (su una traiettoria), il passaggio a un'altra traiettoria diventa difficile. Ad esempio, l'evoluzione degli organismi viventi e l'emergere di nuove specie si inseriscono completamente in questo schema. Quando le condizioni cambiano, una specie precedentemente ben adattata perde stabilità e, a causa della biforcazione, due nuove specie differiscono dalla precedente e in misura ancora maggiore l'una dall'altra. Esempi di punti di biforcazione: congelamento di acqua sottoraffreddata; cambiare la struttura politica dello stato attraverso la rivoluzione.

Il punto di biforcazione è un tale periodo nello sviluppo del sistema, quando il precedente percorso stabile, lineare e prevedibile dello sviluppo del sistema diventa impossibile, questo è il punto di instabilità critica dello sviluppo, in cui il sistema viene ricostruito, sceglie uno di le possibili modalità di ulteriore sviluppo, cioè si verifica una certa transizione di fase.

Nel contesto della conoscenza socio-sinergica, le idee sulla biforcazione inevitabilmente si trasformano, si sviluppano, "correggono" tenendo conto delle specificità dello sviluppo sociale. La caratteristica più significativa qui (differenza dallo sviluppo biologico) è l'aumento della variabilità delle relazioni di causa ed effetto, che in conoscenza scientifica si riflette nell'assegnazione non di leggi, ma di modelli di sviluppo. Con un tale sviluppo, la scelta stessa si realizza come una formazione graduale, il consolidamento di un nuovo ordine, dovuto a una combinazione infinitamente complessa delle influenze dei soggetti sociali. Probabilmente, in relazione a ciò, è necessario trasformare il concetto di biforcazione.

Cherepanov A.A. presta attenzione ai processi di biforcazione nella scienza socio-umanitaria. (analizza il problema della crisi sociale nel contesto dell'approccio filosofico e sinergico), Larchenko S.G. (rivela l'idea di tensione sociale nello sviluppo sociale), Elchaninov M.S. (considera le catastrofi della Russia nell'era della modernità nel contesto della sinergia sociale), Wallerstein I. (sulla fine del mondo familiare), Glazunov V.A. (sulle analogie meccaniche quando si considerano le biforcazioni dei sistemi umani), Karasev V.I. (sulla trasformazione sociale), Kozlova O.N. (rappresenta l'integrazione sociale come movimento nella zona di biforcazione); Popov V.V. e Muzyka O.A. (considerano la biforcazione come una realtà sociale), ecc.

Analizzando i sistemi di non equilibrio, la sinergetica introduce il termine: “ biforcazione". Questo è un punto di estrema instabilità, in cui la situazione può cambiare, come si suol dire, in un momento in una qualsiasi delle tante direzioni possibili.

"Biforcazione" deriva dal latino "furca" - " forcone". (Tutti conoscono anche la parola inglese fork - una forchetta.) "B" significa "due" "biforcazione" significa letteralmente "bivio". Ma in realtà la scelta delle opzioni, di regola, non è limitata a due possibilità, il numero di possibili direzioni che si aprono in un punto di biforcazione può essere semplicemente enorme.

Un sistema aperto in uno stato di biforcazione ricorda "Il cavaliere all'incrocio" di Vasnetsov, e possibili scenari di sviluppo dopo aver scelto un percorso a un punto di svolta, un momento di biforcazione, possono svolgersi qui non meno drammaticamente. Ognuno di noi si è trovato almeno una volta nella vita in un tale “punto”, in cui gli eventi si sono svolti nel modo più imprevedibile, sotto la pressione di tante possibilità diverse. Ad esempio, un manager che inizia una riorganizzazione è costretto a trovarsi in un punto di biforcazione: molte possibili opportunità lo aspettano su un percorso difficile, le sue azioni sono rischiose, gli eventi si svolgono in modo imprevedibile. incidenti molto spesso lo accompagnano non perché sia ​​​​cattivo come previsore, tutto perché questa è l'essenza stessa del mondo complesso e non lineare in cui viviamo, in cui aumenta la probabilità di eventi anche improbabili.

La conclusione ideologica più importante della sinergetica è che sebbene possano esserci molti modi possibili di sviluppo (dopo aver superato il punto di biforcazione), il loro numero non è infinito. Non tutti i percorsi verso il futuro sono possibili in questo ambiente aperto. Quali percorsi sono generalmente possibili e fattibili è determinato dalle proprietà intrinseche del dato ambiente. L'ambiente stesso, nel caso della gestione sociale - società, impone restrizioni alla fattibilità e all'efficacia degli atti comportamentali e delle azioni di controllo in esso.

6.4. Caso, coraggio, rischio.

Un vero leader è caratterizzato da qualità come determinazione, determinazione nel raggiungere l'obiettivo prefissato e ... la capacità di assumersi dei rischi.

Cos'è il rischio? Questo è un incidente che acquisisce un certo significato per una persona. Può essere un incidente positivo (fortuna, fortuna, Caso fortunato) o caso negativo (fallimento, catastrofe, crollo dei piani).

"Chi non corre rischi non beve champagne", dice il proverbio. E questa non è una finzione oziosa di frivolo rastrello. Il capo di un'organizzazione che si è trovata a un punto di biforcazione sembra sfidare il destino, una sfida all'incertezza che lo circonda!

Tuttavia, c'è un tipo di dirigenti, la maggior parte dei quali titolari di master in gestione aziendale, come osserva Lee Iacocca, che diffidano di prendere decisioni rischiose. Tali manager, avendo il 95 percento delle informazioni necessarie, cercano di portarlo al 100 percento, ma la situazione è cambiata radicalmente durante questo periodo e le decisioni che non sono state prese si trasformano in una perdita, un problema irrisolto. Molte di queste persone credono, dice Iacocca, che qualsiasi problema economico possa essere strutturato e ridotto all'analisi di una tipica situazione economica. Questo può essere giusto in classe in un istituto scolastico, ma in un ambiente aziendale, nella pratica manageriale, è necessario mostrare coraggio, essere in grado di correre dei rischi.

Tuttavia, dovresti essere consapevole del consentito ragionevoli limiti di rischio. Il rischio con probabilità di perdere oltre il 50 per cento, insegna lo stesso Iacocca, non può essere definito ragionevole. “È impossibile quantificarlo”, dice Iacocca, “ma è chiaro”, continua, “che quando si decide di agire con solo il 50 per cento dei fatti, chiaramente non basta! Se questo è il caso, allora devi essere molto fortunato, altrimenti subirai enormi perdite.

Anche il grado di rischio delle azioni dei famosi comandanti nelle battaglie non ha superato il loro grado attenzione, gentilezza e discrezione.

"Nelle migliori operazioni dello stesso Napoleone", dice, ad esempio, B.M. Teplov, - il coraggio delle sue azioni, che a volte sembrava quasi folle, confondendo i suoi avversari, soprattutto i generali austriaci, e già per metà assicurando la vittoria, nasceva in realtà da una grande cautela, era il risultato della più profonda deliberazione, metodo, calcolo.

Qualsiasi leader cerca di ridurre al minimo il rischio delle sue azioni, per quanto le circostanze lo consentono. Ma in generale, non si può fare a meno del rischio nella gestione e di questa regola . Pertanto, “per sopportare con successo questa continua lotta con l'imprevisto, è necessario possedere due proprietà: in primo luogo , mente , in grado di vedere attraverso il tremolio della sua luce interiore il crepuscolo che si addensa e brancolare per la verità; In secondo luogo , il coraggio di seguire questo debole scorcio”, dice Karl Clausewitz.

L'inaffidabilità delle notizie, il continuo intervento del caso nello sviluppo degli eventi porta al fatto che il leader si trova effettivamente di fronte a uno stato di cose completamente diverso da quello che si aspettava all'inizio del viaggio; questo non può che riflettersi nei suoi piani. Se l'influenza di nuovi dati è così forte da annullare decisamente tutte le ipotesi accettate, allora altri devono prendere il posto di questi ultimi, ma per questo di solito non ci sono dati sufficienti, poiché nel flusso dell'attività gli eventi superano la decisione e non dare il tempo non solo di considerare con maturità la nuova posizione, ma anche di guardarsi bene intorno. E quindi, la situazione in rapido cambiamento richiede grande coraggio, coraggio e intelligenza da parte del leader, perché il mondo è aperto al futuro e il domani non è predeterminato.

gestione del rischio diventa una delle tecnologie più importanti della civiltà moderna. La gestione del rischio è l'adozione di decisioni e azioni razionali in situazioni di rischio, il cui significato è proteggere l'oggetto (sia esso un individuo, una famiglia, un'impresa, ecc.) Da possibili pericoli presenti o futuri. Questa tecnologia include il "calcolo dei rischi" (modellazione matematica di sistemi complessi instabili), il monitoraggio di singoli oggetti e sistemi e la diagnosi delle loro soglie di stabilità, riservando risorse molto significative per garantire la sostenibilità contro situazioni di crisi e disastri in ambito economico e sociale.

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SINERGETICA- (dal greco sinergeia azione congiunta) direzione scientifica che studia i processi di autorganizzazione nei sistemi naturali, sociali e cognitivi. S. come disciplina fisica e matematica che prende forma dai primi anni '70. XX secolo, ha il suo ... ... Dizionario filosofico moderno

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I sistemi dinamici è una teoria che studia i cambiamenti nel quadro qualitativo della partizione dello spazio delle fasi a seconda del cambiamento di un parametro (o più parametri). Indice 1 Panoramica 2 Biforcazione degli equilibri ... Wikipedia

Libri

  • Punto di biforcazione, Velichko Andrey Feliksovich. L'ex ingegnere sovietico San Sanych Smolyaninov, e ora suo Maestà Imperiale Alessandro IV pensò da tempo che l'inerzia della storia fosse stata spezzata e che il punto di biforcazione fosse stato superato. Dopotutto…
  • Punto di biforcazione, Velichko A..? L'ex ingegnere sovietico San Sanych Smolyaninov, e ora Sua Maestà Imperiale Alessandro IV, da tempo pensava che l'inerzia della storia fosse stata spezzata e che il punto di biforcazione fosse stato superato. Dopotutto…

dissipativo sistemi aperti. punto di biforcazione.

I sistemi aperti in cui vi è un aumento di entropia sono detti dissipativi. In tali sistemi, l'energia del moto ordinato si trasforma nell'energia del moto caotico disordinato, in calore. Se un sistema chiuso (sistema hamiltoniano), portato fuori equilibrio, tende sempre a ritornare al massimo di entropia, allora in un sistema aperto il deflusso di entropia può bilanciare la sua crescita nel sistema stesso ed esiste una probabilità di accadimento stato stazionario. Se il deflusso di entropia supera la sua crescita interna, sorgono fluttuazioni su larga scala che crescono a livello macroscopico e, in determinate condizioni, iniziano a verificarsi processi di auto-organizzazione nel sistema, la creazione di strutture ordinate.
Quando si studiano i sistemi, vengono spesso descritti come un sistema di equazioni differenziali. Rappresentando la soluzione di queste equazioni come il moto di un punto nello spazio con dimensione, uguale al numero variabili sono chiamate le traiettorie di fase del sistema. Il comportamento della traiettoria di fase nel senso di stabilità mostra che ne esistono diversi tipi fondamentali, quando tutte le soluzioni del sistema alla fine si concentrano su un certo sottoinsieme. Tale sottoinsieme è chiamato attrattore. attrattore ha un'area di attrazione, un insieme di punti iniziali, tali che all'aumentare del tempo, tutte le traiettorie di fase che iniziano in esse tendono a questo attrattore.
I principali tipi di attrattori sono:

punti limite stabili

cicli stabili (la traiettoria tende a qualche curva chiusa)

tori (alla cui superficie si avvicina la traiettoria)

Il movimento di un punto in tali casi ha un carattere periodico o quasi periodico. Ci sono anche specifici sistemi dissipativi i cosiddetti attrattori strani, che, a differenza dei soliti, non sono sottovarietà dello spazio delle fasi (punto, ciclo, toro, ipertoro lo sono) e il movimento di un punto su di essi è instabile, due traiettorie qualsiasi su di esso divergono sempre, un piccolo cambiamento nei dati iniziali porta a diversi percorsi di sviluppo. In altre parole, la dinamica dei sistemi con attrattori strani è caotica.
Le equazioni con attrattori strani non sono affatto esotiche. Un esempio di tale sistema è il sistema di Lorentz ottenuto dalle equazioni dell'idrodinamica nel problema della termoconvezione di uno strato liquido riscaldato dal basso.
La struttura degli attrattori strani è notevole. Loro proprietà unicaè una struttura in scala o auto-ripetibilità su larga scala. Ciò significa che allargando la sezione dell'attrattore contenente un numero infinito di curve, ci si può convincere della sua somiglianza con una rappresentazione su larga scala di una parte dell'attrattore. Per gli oggetti che hanno la capacità di ripetere all'infinito la propria struttura a livello micro, esiste un nome speciale: frattali.
Per i sistemi dinamici che dipendono da alcuni parametri, di norma, è tipico un cambiamento graduale nella natura del comportamento quando il parametro cambia. Tuttavia, il parametro può avere un valore critico (biforcazione), al passaggio attraverso il quale l'attrattore subisce una ristrutturazione qualitativa e, di conseguenza, la dinamica del sistema cambia radicalmente, ad esempio si perde stabilità. La perdita di stabilità si verifica, di norma, con il passaggio dal punto di stabilità a un ciclo stabile (perdita morbida di stabilità), l'uscita della traiettoria da una posizione stabile (perdita dura di stabilità), la nascita di cicli con un doppio periodo. Con un ulteriore cambiamento nel parametro, è possibile l'emergere di tori e altri strani attrattori, cioè processi caotici.
Va notato qui che nel senso speciale della parola caos significa moto irregolare, descritto da equazioni deterministiche. Il movimento irregolare implica l'impossibilità della sua descrizione mediante la somma dei movimenti armonici.

punto di biforcazione- uno dei concetti più significativi della teoria dell'autorganizzazione. Questo è un tale periodo o momento nella storia del sistema in cui passa da una certezza sistemica a un'altra. Le sue caratteristiche qualitative dopo aver raggiunto il punto di biforcazione sono destinate a un cambiamento fondamentale, che porta a un cambiamento nell'essenza del sistema stesso. Il meccanismo di trasformazione del sistema che opera in tali momenti è associato alla ramificazione della traiettoria del sistema, determinata dalla presenza di competizione tra attrattori.

punti di biforcazione- momenti speciali nello sviluppo di sistemi viventi e non viventi, quando lo sviluppo sostenibile, la capacità di estinguere le deviazioni casuali dalla direzione principale, sono sostituite dall'instabilità. Due o più (invece di uno) nuovi stati diventano stabili. La scelta tra loro è determinata dal caso, nei fenomeni della vita sociale - da una decisione volontaria. Dopo aver effettuato la scelta, i meccanismi di autoregolazione mantengono il sistema in uno stato (su una traiettoria), il passaggio a un'altra traiettoria diventa difficile. Ad esempio, l'evoluzione degli organismi viventi e l'emergere di nuove specie si inseriscono completamente in questo schema. Quando le condizioni cambiano, una specie precedentemente ben adattata perde stabilità e, a causa della biforcazione, due nuove specie differiscono dalla precedente e in misura ancora maggiore l'una dall'altra. Esempi di punti di biforcazione: congelamento di acqua sottoraffreddata; cambiare la struttura politica dello stato attraverso la rivoluzione.

punto di biforcazione- un tale periodo nello sviluppo del sistema, quando il precedente percorso di sviluppo stabile, lineare e prevedibile del sistema diventa impossibile, questo è il punto di instabilità critica dello sviluppo, in cui il sistema viene ricostruito, sceglie uno dei possibili modi di ulteriore sviluppo, cioè si verifica una certa transizione di fase.

Esempi di biforcazione in vari sistemi possono servire: biforcazione dei fiumi - la divisione del letto del fiume e della sua valle in due rami, che non si fondono in futuro e sfociano in bacini diversi; in medicina - la divisione di un organo tubolare (vaso o bronco) in 2 rami dello stesso calibro, che si estendono ai lati con gli stessi angoli; biforcazione meccanica - l'acquisizione di una nuova qualità nei movimenti di un sistema dinamico con un piccolo cambiamento nei suoi parametri; nel sistema educativo - la divisione delle classi superiori di un istituto scolastico in due dipartimenti; biforcazione spazio-tempo (nella fantascienza) - la divisione del tempo in più flussi, ognuno dei quali ha i propri eventi. Nello spazio-tempo parallelo, i personaggi hanno vite diverse.