O que é um ponto de bifurcação? Sistemas abertos dissipativos. ponto de bifurcação

No conhecimento sociofilosófico, nas condições de crise, período de transição do desenvolvimento da sociedade, o significado de muitas categorias científicas está sendo transformado usando a linguagem da sinergética de um tempo adequado de incerteza e caos. Isso leva a uma transferência formal de conceitos das ciências naturais para as humanidades ou a uma substituição de significados em geral. O conceito de "bifurcação" é especialmente popular hoje, livremente usado e interpretado em diferentes contextos.

Os cientistas há muito discutem sobre o papel do acaso e do determinismo. No início do século 19, o famoso cientista Laplace argumentou que o Universo se desenvolve de acordo com suas próprias leis, que não existem acidentes, mas existem leis determinísticas que não conhecemos, mas o “demônio de Laplace” conhece. O que, se você conhece o estado inicial das moléculas, pode calcular sua posição e velocidade a qualquer momento. E, provavelmente, tendo uma poderosa tecnologia de computador, é realmente possível. Mas a descrição estocástica e a abordagem probabilística simplificaram muito o problema da física molecular e levaram ao surgimento da termodinâmica.

Outro exemplo da física quântica, em que a abordagem probabilística permitiu contornar as contradições associadas à violação do princípio da localidade: um elétron em um átomo de hidrogênio está, por assim dizer, espalhado por uma pequena mas finita região do espaço, ou seja pode estar "lá" e "aqui" (princípio da incerteza de W. Heisenberg). A teoria da probabilidade contorna essa contradição, operando com o conceito da probabilidade de encontrar uma partícula em um determinado ponto do espaço. Mas a teoria do vácuo físico de G. Shipov aparece, o que dá uma explicação determinística do comportamento das partículas quânticas.

Todos esses exemplos da história da ciência indicam que muitos processos determinísticos foram transferidos para a categoria de aleatórios por conveniência de sua descrição matemática ou por causa da incerteza em este momento aquelas leis e forças que determinam o processo em estudo. Especialmente se nós estamos falando sobre os fenômenos que ocorrem sob a influência um grande número fatores para os quais não há descrição determinística. Muitos dos chamados processos aleatórios na natureza são condicionalmente aleatórios. E essa aleatoriedade é uma regularidade desconhecida dos fenômenos observados.

Os defensores da sinergética atribuem o papel principal ao acaso no processo evolutivo. Assim, I.Prigozhin chama as leis determinísticas da física de uma caricatura da evolução, e G.N.Dulnev escreve que a aleatoriedade e a bifurcação são a fonte da morfogênese, “…a aleatoriedade é um princípio construtivo criativo. Ela constrói o mundo."

O termo vem de lat. bifurcus - bifurcado e é usado em sentido amplo para se referir a todos os tipos de rearranjos ou metamorfoses qualitativas de vários objetos quando os parâmetros dos quais dependem mudam. Se um sistema em evolução depende de um parâmetro, então, quando ele muda, o comportamento do sistema, em caso Geral, pode mudar suavemente. Entretanto, quando o parâmetro passa por um determinado valor crítico, a dinâmica do sistema pode sofrer uma reestruturação qualitativa. Os valores dos parâmetros nos quais ocorre a reestruturação dos modos de movimento estacionário no sistema são chamados de valores de bifurcação do parâmetro (ou ponto de bifurcação), e a própria reestruturação é chamada de bifurcação. Com uma mudança contínua nos parâmetros, podem ocorrer cascatas de bifurcações. Como resultado de uma sequência de bifurcações em um sistema dinâmico em evolução, um regime caótico pode ser estabelecido. Uma cascata de bifurcações é um dos cenários típicos da transição da ordem para o caos, de um regime periódico simples para um aperiódico complexo, com duplicação infinita do período. O modelo do desenvolvimento de um sistema complexo através de uma sequência de bifurcações e a ideia do caos como uma estrutura extremamente complexa e desenvolvida é aplicável a fenômenos de natureza muito diferente: físicos, biológicos, sociais, econômicos, ou seja, a qualquer sistema onde haja uma sequência de bifurcações de duplicação de período.

Na sinergética das "ciências naturais", a bifurcação é apresentada como um estado crítico do sistema, o ponto de transição do caos para a ordem, o momento da formação, a emergência de uma nova ordem, o período final do desenvolvimento do sistema de modo com agravo, a escolha de um de todos os fãs de expandir rapidamente suas tendências de atividade - como o dominante e determinante nova ordem no período pós-bifurcação.

A teoria das bifurcações de sistemas dinâmicos foi desenvolvida pela primeira vez pelos matemáticos A. Poincaré e A.A. Andronov. A teoria da catástrofe foi desenvolvida pelo matemático René Thom em 1972, que delineou as principais ideias filosóficas e metodológicas da teoria do caos desenvolvida anteriormente. A teoria da catástrofe lida com a descrição matemática de mudanças qualitativas agudas (transição para um estado de caos determinístico, transições de fase, auto-organização), ou seja, saltos no comportamento de sistemas dinâmicos não lineares evoluindo no tempo. Sem a teoria das catástrofes, a compreensão dos processos sinérgicos será incompleta. Uma vantagem importante desta teoria é que ela pode descrever situações não apenas “quantitativamente”, mas também “qualitativamente”.

Na teoria das catástrofes, a bifurcação é representada como uma reestruturação qualitativa abrupta do sistema com uma mudança suave nos parâmetros. (Por exemplo: a água ferve, o gelo derrete). Até o ponto de bifurcação, o sistema tem um caminho de desenvolvimento, seu comportamento é completamente previsível. A bifurcação é um salto catastrófico, uma quebra de conflito, um nó de interação entre o acaso e a limitação externa, entre as flutuações e a irreversibilidade.

Podem servir como exemplos de bifurcação em vários sistemas: bifurcação fluvial - a divisão do leito do rio e seu vale em dois ramos, que não se fundem no futuro e desaguam em diferentes bacias; na medicina - a divisão de um órgão tubular (vaso ou brônquio) em 2 ramos do mesmo calibre, estendendo-se para os lados nos mesmos ângulos; bifurcação mecânica - a aquisição de uma nova qualidade nos movimentos sistema dinâmico com uma pequena alteração em seus parâmetros; no sistema educacional - a divisão das turmas do último ano de uma instituição educacional em dois departamentos; bifurcação espaço-tempo (em ficção científica) - a divisão do tempo em vários fluxos, cada um com seus próprios eventos. No espaço-tempo paralelo, os heróis têm vidas diferentes.

O ponto de bifurcação é um dos conceitos mais significativos na teoria da auto-organização. Este é um período ou momento na história do sistema em que ele muda de uma certeza sistêmica para outra. Suas características qualitativas após atingir o ponto de bifurcação estão fadadas a uma mudança fundamental, levando a uma mudança na própria essência do sistema. O mecanismo de transformação do sistema que opera em tais momentos está associado à ramificação da trajetória do sistema, determinada pela presença de competição de atratores.

Os pontos de bifurcação são momentos especiais no desenvolvimento de sistemas vivos e não vivos, quando o desenvolvimento sustentável, a capacidade de extinguir desvios aleatórios da direção principal, são substituídos pela instabilidade. Dois ou mais (em vez de um) novos estados tornam-se estáveis. A escolha entre eles é determinada pelo acaso, em fenômenos vida pública- decisão volitiva. Depois que a escolha é feita, os mecanismos de autorregulação mantêm o sistema em um estado (em uma trajetória), a transição para outra trajetória torna-se difícil. Por exemplo, a evolução dos organismos vivos e o surgimento de novas espécies se encaixam perfeitamente nesse esquema. À medida que as condições mudam, uma espécie previamente bem adaptada perde estabilidade e, como resultado da bifurcação, duas novas espécies diferem da anterior e ainda mais uma da outra. Exemplos de pontos de bifurcação: congelamento de água super-resfriada; mudando a estrutura política do estado através da revolução.

O ponto de bifurcação é um período no desenvolvimento do sistema, quando o antigo caminho estável, linear e previsível do desenvolvimento do sistema torna-se impossível, este é o ponto de instabilidade crítica do desenvolvimento, no qual o sistema é reconstruído, escolhe um dos as possíveis formas de desenvolvimento posterior, ou seja, ocorre uma certa transição de fase.

No contexto do conhecimento sócio-sinérgico, as ideias sobre a bifurcação inevitavelmente se transformam, desenvolvem, “corrigem” levando em consideração as especificidades do desenvolvimento social. A característica mais significativa aqui (diferença do desenvolvimento biológico) é o aumento da variabilidade das relações de causa e efeito, que em conhecimento científico se reflete na alocação não de leis, mas de padrões de desenvolvimento. Com tal desenvolvimento, a própria escolha se realiza como uma formação gradual, a consolidação de uma nova ordem, devido a uma combinação infinitamente complexa das influências dos sujeitos sociais. Provavelmente, em conexão com isso, é necessário transformar o conceito de bifurcação.

Cherepanov A.A. presta atenção aos processos de bifurcação na ciência sociohumanitária. (analisa o problema da crise social no contexto da abordagem filosófica e sinérgica), Larchenko S.G. (revela a ideia de tensão social no desenvolvimento social), Elchaninov M.S. (considera as catástrofes da Rússia na era da modernidade no contexto da sinergia social), Wallerstein I. (sobre o fim do mundo familiar), Glazunov V.A. (sobre analogias mecânicas ao considerar bifurcações de sistemas humanos), Karasev V.I. (sobre transformação social), Kozlova O.N. (representa a integração social como um movimento na zona de bifurcação); Popov V.V. e Muzyka O.A. (eles consideram a bifurcação como uma realidade social), etc.

Analisando sistemas fora do equilíbrio, a sinergética introduz o termo: “ bifurcação". Este é um ponto de extrema instabilidade, no qual a situação pode mudar, como dizem, em um momento em qualquer uma das muitas direções possíveis.

"Bifurcação" vem do latim "furca" - " forcado". (Todo mundo também conhece a palavra inglesa fork - um garfo.) "B" significa "dois" "bifurcação" literalmente significa "bifurcação no caminho". Mas, na realidade, a escolha das opções, via de regra, não se limita a duas possibilidades, o número de direções possíveis que se abrem em um ponto de bifurcação pode ser simplesmente enorme.

Um sistema aberto em um estado de bifurcação lembra "O Cavaleiro na Encruzilhada" de Vasnetsov, e possíveis cenários de desenvolvimento após a escolha de um caminho em um ponto de virada, um momento de bifurcação, podem se desenrolar aqui de forma não menos dramática. Cada um de nós se encontrou nesse “ponto” pelo menos uma vez na vida, quando os eventos se desenrolaram da maneira mais imprevisível, sob a pressão de muitas possibilidades diferentes. Por exemplo, um gerente iniciando uma reorganização é forçado a estar em um ponto de bifurcação... Muitas oportunidades possíveis o aguardam em um caminho difícil, suas ações são arriscadas, os eventos se desenrolam de forma imprevisível. acidentes muitas vezes eles o acompanham não porque ele seja ruim como previsor - tudo porque essa é a própria essência do mundo complexo e não linear em que vivemos, no qual a probabilidade até de eventos improváveis ​​\u200b\u200bestá aumentando.

A conclusão ideológica mais importante da sinergética é que, embora possa haver muitas formas possíveis de desenvolvimento (depois de passar o ponto de bifurcação), seu número não é infinito. Nem todo caminho para o futuro é possível neste ambiente aberto. Quais caminhos são geralmente possíveis e viáveis ​​é determinado pelas propriedades intrínsecas do ambiente dado. O próprio ambiente, no caso da gestão social - a sociedade, impõe restrições à viabilidade e efetividade de atos comportamentais e ações de controle nele.

6.4. Acaso, coragem, risco.

Um verdadeiro líder é caracterizado por qualidades como determinação, determinação em atingir o objetivo definido e ... capacidade de assumir riscos.

O que é risco? Este é um acidente que adquire um certo significado para uma pessoa. Pode ser um acidente positivo (sorte, boa sorte, caso de sorte) ou acaso negativo (fracasso, catástrofe, colapso de planos).

“Quem não arrisca não bebe champanhe”, diz o ditado. E isso não é uma ficção ociosa de libertino frívolo. O chefe de uma organização que se encontra em um ponto de bifurcação parece desafiar o destino, um desafio à incerteza que o cerca!

No entanto, há um tipo de executivo, a maioria com mestrado em administração de empresas, como observa Lee Iacocca, que tem medo de tomar decisões arriscadas. Esses gerentes, tendo 95% das informações necessárias, tentam trazê-lo para 100%, mas a situação mudou radicalmente durante esse período e as decisões que não foram tomadas se transformam em perda, um problema não resolvido. Muitas dessas pessoas acreditam, diz Iacocca, que qualquer problema econômico pode ser estruturado e reduzido a uma análise de uma situação econômica típica. Isso pode até acontecer na sala de aula de uma instituição de ensino, mas no ambiente empresarial, na prática gerencial, é preciso ter coragem, saber arriscar.

No entanto, você deve estar ciente dos limites permitidos limites razoáveis ​​de risco. O risco com probabilidade de perder mais de 50%, ensina o mesmo Iacocca, não pode ser chamado de razoável. “É impossível quantificá-lo”, diz Iacocca, “mas está claro”, continua ele, “que quando você decide agir com apenas 50% dos fatos, claramente não é o suficiente! Se for esse o caso, você deve ter muita sorte, caso contrário, sofrerá grandes perdas.

Mesmo o grau de risco das ações de comandantes famosos em batalhas não excedia o grau de sua Cuidado, consideração e discrição.

“Nas melhores operações do próprio Napoleão”, diz, por exemplo, B.M. Teplov, - a coragem de suas ações, que às vezes parecia quase insana, confundindo seus oponentes, principalmente os generais austríacos, e meio já garantindo a vitória, na verdade surgiu de muita cautela, foi o resultado da mais profunda deliberação, método, cálculo.

Qualquer líder tenta reduzir ao mínimo o risco de suas ações, tanto quanto as circunstâncias permitem. Mas, em geral, não se pode prescindir do risco na gestão, e esta regra . Assim, “para suportar com sucesso esta luta contínua com o inesperado, é necessário possuir duas propriedades: em primeiro lugar , mente , capaz de ver através da cintilação de sua luz interior o crepúsculo cada vez mais espesso e tatear em busca da verdade; em segundo lugar , a coragem de seguir esse vago vislumbre”, diz Karl Clausewitz.

A falta de confiabilidade das notícias, a intervenção contínua do acaso no desenvolvimento dos acontecimentos leva ao fato de que o líder se depara com um estado de coisas completamente diferente do que esperava no início da jornada; isso não pode deixar de se refletir em seus planos. Se a influência de novos dados é tão forte que cancela decisivamente todas as suposições aceitas, outras devem ocupar o lugar das últimas, mas para isso geralmente não há dados suficientes, pois no fluxo da atividade os eventos superam a decisão e não dê tempo não apenas para considerar com maturidade a nova posição, mas também para dar uma boa olhada ao redor. E, portanto, a situação em rápida mudança exige muita coragem, coragem e inteligência do líder, porque o mundo está aberto para o futuro e o amanhã não está predeterminado.

gerenciamento de riscos torna-se uma das tecnologias mais importantes da civilização moderna. A gestão de riscos é a adoção de decisões e ações racionais em situações de risco, cujo significado é proteger o objeto (seja indivíduo, família, empresa, etc.) de possíveis perigos presentes ou futuros. Esta tecnologia inclui "calcular riscos" (modelagem matemática de sistemas complexos instáveis), monitorar objetos e sistemas individuais e diagnosticar seus limiares de estabilidade, reservando recursos muito significativos para garantir a sustentabilidade diante de situações de crise e desastres nas esferas econômica e social.

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SINERGÉTICOS- (do grego sinergeia ação conjunta) uma direção científica que estuda os processos de auto-organização em sistemas naturais, sociais e cognitivos. S. como uma disciplina física e matemática que vem tomando forma desde o início dos anos 1970. Século XX, tem o seu próprio ... ... Dicionário Filosófico Moderno

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Representa um espaço universal em uma área ampla tradições modernas psicologia da saúde, psicoterapia, psicologia médica e psicologia em geral. Este espaço cria condições únicas para a fusão de ... ... Enciclopédia Psicoterapêutica

Sistemas dinâmicos é uma teoria que estuda mudanças no quadro qualitativo da partição do espaço de fase dependendo da mudança de um parâmetro (ou vários parâmetros). Índice 1 Visão geral 2 Bifurcação de equilíbrios ... Wikipedia

livros

  • Ponto de bifurcação, Velichko Andrey Feliksovich. O ex-engenheiro soviético San Sanych Smolyaninov, e agora seu Majestade Imperial Alexandre IV pensou por algum tempo que a inércia da história havia sido quebrada e o ponto de bifurcação havia sido ultrapassado. Afinal…
  • Ponto de bifurcação, Velichko A..? O ex-engenheiro soviético San Sanych Smolyaninov, e agora Sua Majestade Imperial Alexandre IV, por algum tempo pensou que a inércia da história havia sido quebrada e o ponto de bifurcação havia sido ultrapassado. Afinal…

dissipativo sistemas abertos. ponto de bifurcação.

Sistemas abertos nos quais há aumento de entropia são chamados de dissipativos. Em tais sistemas, a energia do movimento ordenado se transforma na energia do movimento caótico desordenado, em calor. Se um sistema fechado (sistema hamiltoniano), tirado do equilíbrio, sempre tende a retornar ao máximo de entropia, então em um sistema aberto a saída de entropia pode equilibrar seu crescimento no próprio sistema e há uma probabilidade de ocorrência curso estável. Se a saída de entropia exceder seu crescimento interno, então flutuações em grande escala surgem e crescem para um nível macroscópico e, sob certas condições, começam a ocorrer processos de auto-organização no sistema, a criação de estruturas ordenadas.
Ao estudar sistemas, eles são frequentemente descritos como um sistema de equações diferenciais. Representando a solução dessas equações como o movimento de algum ponto no espaço com dimensão, igual ao número variáveis ​​são chamadas de trajetórias de fase do sistema. O comportamento da trajetória de fase no sentido da estabilidade mostra que existem vários tipos básicos dela, quando todas as soluções do sistema acabam por se concentrar em um determinado subconjunto. Tal subconjunto é chamado atrator. atrator tem uma área de atração, um conjunto de pontos iniciais, de tal forma que, à medida que o tempo aumenta, todas as trajetórias de fase que neles se iniciam tendem a esse atrator.
Os principais tipos de atratores são:

pontos limite estáveis

ciclos estáveis ​​(a trajetória tende a alguma curva fechada)

tori (para a superfície da qual a trajetória se aproxima)

O movimento de um ponto em tais casos tem um caráter periódico ou quase periódico. Existem também específicos sistemas dissipativos os chamados atratores estranhos, que, ao contrário dos usuais, não são subvariedades do espaço de fase (ponto, ciclo, toro, hipertoro) e o movimento de um ponto sobre eles é instável, quaisquer duas trajetórias sempre divergem, uma pequena mudança nos dados iniciais leva a diferentes caminhos de desenvolvimento. Em outras palavras, a dinâmica de sistemas com atratores estranhos é caótica.
Equações com atratores estranhos não são nada exóticas. Um exemplo de tal sistema é o sistema de Lorentz obtido das equações da hidrodinâmica no problema de termoconvecção de uma camada líquida aquecida por baixo.
A estrutura dos atratores estranhos é notável. Eles propriedade únicaé uma estrutura de escala ou auto-repetibilidade em grande escala. Isso significa que, ao aumentar a seção do atrator contendo um número infinito de curvas, pode-se convencer de sua semelhança com uma representação em grande escala de uma parte do atrator. Para objetos que têm a capacidade de repetir indefinidamente sua própria estrutura no nível micro, existe um nome especial - fractais.
Para sistemas dinâmicos que dependem de algum parâmetro, como regra, uma mudança suave na natureza do comportamento quando o parâmetro muda é típica. No entanto, o parâmetro pode ter algum valor crítico (bifurcação), ao passar pelo qual o atrator passa por uma reestruturação qualitativa e, consequentemente, a dinâmica do sistema muda drasticamente, por exemplo, a estabilidade é perdida. A perda de estabilidade ocorre, via de regra, pela transição do ponto de estabilidade para um ciclo estável (perda suave de estabilidade), saída da trajetória de uma posição estável (perda forte de estabilidade), nascimento de ciclos com período duplo. Com uma mudança adicional no parâmetro, é possível o surgimento de tori e outros atratores estranhos, ou seja, processos caóticos.
Deve-se notar aqui que, no sentido especial da palavra caos significa movimento irregular, descrito por equações determinísticas. O movimento irregular implica a impossibilidade de sua descrição pela soma dos movimentos harmônicos.

ponto de bifurcação- um dos conceitos mais significativos da teoria da auto-organização. Este é um período ou momento na história do sistema em que ele muda de uma certeza sistêmica para outra. Suas características qualitativas após atingir o ponto de bifurcação estão fadadas a uma mudança fundamental, levando a uma mudança na própria essência do sistema. O mecanismo de transformação do sistema que opera em tais momentos está associado à ramificação da trajetória do sistema, determinada pela presença de competição de atratores.

pontos de bifurcação- momentos especiais no desenvolvimento de sistemas vivos e não vivos, quando o desenvolvimento sustentável, a capacidade de extinguir desvios aleatórios da direção principal, são substituídos pela instabilidade. Dois ou mais (em vez de um) novos estados tornam-se estáveis. A escolha entre eles é determinada pelo acaso, nos fenômenos da vida social - por uma decisão volitiva. Depois que a escolha é feita, os mecanismos de autorregulação mantêm o sistema em um estado (em uma trajetória), a transição para outra trajetória torna-se difícil. Por exemplo, a evolução dos organismos vivos e o surgimento de novas espécies se encaixam perfeitamente nesse esquema. À medida que as condições mudam, uma espécie previamente bem adaptada perde estabilidade e, como resultado da bifurcação, duas novas espécies diferem da anterior e ainda mais uma da outra. Exemplos de pontos de bifurcação: congelamento de água super-resfriada; mudando a estrutura política do estado através da revolução.

ponto de bifurcação- tal período no desenvolvimento do sistema, quando o antigo caminho estável, linear e previsível de desenvolvimento do sistema se torna impossível, este é o ponto de instabilidade crítica do desenvolvimento, no qual o sistema é reconstruído, escolhe um dos possíveis formas de desenvolvimento posterior, ou seja, ocorre uma certa transição de fase.

Exemplos de bifurcação em vários sistemas, pode servir: bifurcação dos rios - a divisão do leito do rio e seu vale em dois ramos, que não se fundem no futuro e desaguam em diferentes bacias; na medicina - a divisão de um órgão tubular (vaso ou brônquio) em 2 ramos do mesmo calibre, estendendo-se para os lados nos mesmos ângulos; bifurcação mecânica - a aquisição de uma nova qualidade nos movimentos de um sistema dinâmico com uma pequena alteração em seus parâmetros; no sistema educacional - a divisão das turmas do último ano de uma instituição educacional em dois departamentos; bifurcação espaço-tempo (na ficção científica) - a divisão do tempo em vários fluxos, cada um com seus próprios eventos. No espaço-tempo paralelo, os personagens têm vidas diferentes.