Šiuolaikinėje mokslo populiarinimo ir populiariojoje literatūroje dažnai vartojami terminai „sinergija“, „chaoso teorija“ir „bifurkacijos taškas“. Ši nauja populistinio sudėtingų sistemų teorijos naudojimo tendencija dažnai pakeičia konceptualią ir kontekstinę apibrėžimų reikšmę. Pabandykime ne abstrakčiai, bet vis tiek artimai mokslui, suinteresuotam skaitytojui paaiškinti šių sąvokų prasmę ir esmę.
Mokslas ir savaime besitvarkančios sistemos
Tarpdisciplininė doktrina, tirianti bet kokio pobūdžio sudėtingų sistemų modelius, yra sinergija. Bifurkacijos taškas kaip posūkio taškas arba pasirinkimo momentas yra pagrindinė sudėtingų sistemų elgesio teorijos sąvoka. Sudėtingų sistemų sinergetinė samprata reiškia jų atvirumą (keitimąsi medžiaga, energija, informacija su aplinka), vystymosi netiesiškumą (daugelio vystymosi kelių buvimą), dispersiškumą (entropijos pertekliaus iškrovą) irbifurkacinės būsenos (pasirinkimo arba krizės taško) galimybė. Sinergijos teorija taikoma visoms sistemoms, kuriose yra seka ir laikui bėgant vystosi spazminiai pokyčiai – biologiniams, socialiniams, ekonominiams, fiziniams.
Buridano asilas
Įprasta technika yra paaiškinti sudėtingus dalykus paprastais pavyzdžiais. Klasikinė iliustracija, apibūdinanti sistemos būseną, artėjančią prie bifurkacijos taško, yra žymaus XIV amžiaus logiko Jeano Buridano pavyzdys su asilu, jo šeimininku ir filosofu. Tai yra pradinės užduotys. Yra pasirinkimo objektas – dvi rankos šieno. Yra atvira sistema – asilas, esantis tuo pačiu atstumu nuo abiejų šieno kupetų. Stebėtojai yra asilo šeimininkas ir filosofas. Kyla klausimas, kokią saują šieno pasirinks asilas? Buridano palyginime tris dienas žmonės stebėjo asilą, kuris negalėjo pasirinkti, kol savininkas nesujungė krūvų. Ir niekas nemirdavo badu.
Bifurkacijos sąvoka situaciją interpretuoja taip. Praleidžiame palyginimo pabaigą ir sutelkiame dėmesį į pasirinkimo tarp pusiausvyros objektų situaciją. Šiuo metu bet koks pasikeitimas gali lemti situacijos pasikeitimą vieno iš objektų link (pavyzdžiui, asilas užmigo, pabudo, buvo arčiau vienos šieno krūvos). Sinergikoje asilas yra sudėtinga atvira sistema. Bifurkacijos taškas yra asilo būsena prieš pasirenkant pusiausvyrą. Padėties pasikeitimas yra sistemos sutrikimas (svyravimas). Ir dvi šieno kupetos yra pritraukėjai – būsena, į kurią sistema pateks perėjusi bifurkacijos tašką ir pasiekusi naują pusiausvyros būseną.
Trys pagrindiniai bifurkacijos taškai
Sistemos būseną, artėjančią prie bifurkacijos taško, apibūdina trys pagrindiniai komponentai: lūžis, pasirinkimas ir tvarka. Prieš bifurkacijos tašką sistema yra atraktoriuje (savybė, apibūdinanti sistemos stabilumą). Bifurkacijos taške sistemai būdingi svyravimai (sutrikimai, rodiklių svyravimai), kurie sukelia kokybinį ir kiekybinį staigų sistemos pokytį pasirinkus naują atraktorių arba pereinant į naują stabilią būseną. Daugybė galimų pritraukėjų ir didžiulis atsitiktinumo vaidmuo atskleidžia sistemos organizavimo įvairovę.
Matematika apibūdina bifurkacijos taškus ir jų perėjimo per sistemą etapus sudėtingose diferencialinėse lygtyse su daugybe visų parametrų ir svyravimų.
Neprognozuojamas bifurkacijos taškas
Tai sistemos būsena prieš pasirinkimą, kryžkelėje, kelių pasirinkimų ir plėtros variantų skirtumo taške. Intervaluose tarp bifurkacijų sistemos tiesinė elgsena yra nuspėjama, ją lemia tiek atsitiktiniai, tiek reguliarūs veiksniai. Tačiau bifurkacijos taške pirmiausia atsiranda atsitiktinumo vaidmuo, o nereikšmingas „įvesties“svyravimas „išėjime“tampa didžiulis. Bifurkacijos taškuose sistemos elgesys yra nenuspėjamas, ir bet kokia galimybė ją perkels į naują pritraukiklį. Tai tarsi ėjimas šachmatų partijoje – po jo yra daugybė įvykių raidos variantų.
Jei eisi į dešinę, prarasi arklį…
Rusų pasakų kryžkelė yra labai ryškus vaizdas su pasirinkimu ir tolimesnės sistemos būklės neapibrėžtumu. Artėjant prie bifurkacijos taško sistema tarsi svyruoja, o menkiausias svyravimas gali sukelti visiškai naują organizaciją, tvarką per svyravimą. Ir šiuo lūžio momentu neįmanoma numatyti sistemos pasirinkimo. Taip sinergetikoje absoliučiai mažos priežastys sukelia didžiulius padarinius, atveriančius nestabilų visų sistemų vystymosi pasaulį – nuo Visatos iki Buridano asilo pasirinkimo.
Drugelio efektas
Sistemos sutvarkymą per svyravimus, nestabilaus pasaulio formavimąsi, priklausantį nuo menkiausių atsitiktinių pokyčių, atspindi drugelio efekto metafora. Meteorologas, matematikas ir sinergetikas Edwardas Lorentzas (1917-2008) apibūdino sistemos jautrumą menkiausiems pokyčiams. Jo sumanymu, kad vienas drugelio sparno smūgis Ajovoje gali sukelti įvairių procesų laviną, kuri pasibaigs lietaus sezonu Indonezijoje. Ryškų vaizdą iškart įgavo rašytojai, parašę ne vieną romaną įvykių gausybės tema. Šios srities žinių populiarinimas daugiausia yra Holivudo režisieriaus Erico Bresso nuopelnas su jo filmu „Drugelio efektas“.
Bifurkacijos ir katastrofos
Bifurkacijos gali būti minkštos arba kietos. Minkštųjų bifurkacijų ypatybė yra nedideli sistemos skirtumai praėjus per bifurkacijos tašką. Kai pritraukėjas turireikšmingus sistemos egzistavimo skirtumus, tada jie sako, kad šis bifurkacijos taškas yra katastrofa. Šią koncepciją pirmasis pristatė prancūzų mokslininkas René Federic Thom (1923-2002). Jis taip pat yra katastrofų, kaip sistemų bifurkacijų, teorijos autorius. Jo septynios elementarios katastrofos turi labai įdomius pavadinimus: raukšlė, raukšlė, kregždės uodega, drugelis, hiperbolinė, elipsinė ir parabolinė bamba.
Taikomoji sinergetika
Sinergetika ir bifurkacijos teorija nėra taip toli nuo kasdienybės, kaip gali atrodyti. Kasdieniame gyvenime žmogus per dieną šimtus kartų praeina bifurkacijos tašką. Mūsų pasirinkta švytuoklė – sąmoninga ar tik iš pažiūros sąmoninga – nuolat sukasi. Ir galbūt sinergetinio pasaulio organizavimo procesų supratimas padės mums priimti labiau pagrįstą pasirinkimą, išvengiant katastrofų, bet apsigyvenant su mažomis išsišakojimu.
Šiandien visos mūsų žinios apie fundamentinius mokslus pasiekė bifurkacijos tašką. Tamsiosios materijos atradimas ir galimybė ją išsaugoti atvedė žmoniją į tašką, kai atsitiktinis pokytis ar atradimas gali nuvesti į būseną, kurią sunku nuspėti. Šiuolaikiniai kosmoso tyrinėjimai, triušių skylių teorijos ir erdvės-laiko vamzdeliai išplečia žinių galimybes iki neįsivaizduojamų ribų. Belieka tikėti, kad, priartėjus prie kito bifurkacijos taško, atsitiktinis svyravimas nenustums žmonijos į nebūties bedugnę.
