Что такое синергетика и зачем она нужна детям

Перечислим некоторые, доступные для детского понимания, идеи синергетики, связанные только с одним ее аспектом — неожиданными явлениями.

Развитие систем и процессов идет неравномерно: сначала относительно медленно (эволюционно), когда накапливаются количественные изменения, которые неизбежно, если не вмешиваться в процесс, приведут к коренным качественным изменениям. Момент такого перехода называют скачком. Длительность скачка по сравнению с длительностью эволюционного процесса очень мала, а изменения в системе колоссальны.

Синергетика вносит некоторые уточнения в процесс протекания этого скачка:

• после скачка возможно начало не одного, а нескольких процессов;
• если путей развития два, говорят о бифуркации (точке ветвления).

Эти «страшные» термины «синергетика», «бифуркация» приняты в большой науке, и ничего с этим не поделаешь. Но детям их приводить нет никакой надобности, достаточно сказать, что когда один процесс заканчивается, возможно начало других процессов, и хорошо бы знать, каких именно.

Отметим и еще одну очень важную особенность состояния систем: в точках ветвления устойчивость системы минимальна, и бывает так, что очень малое, даже случайное воздействие может изменить весь ход дальнейшего развития событий.

Отмеченные выше особенности протекания процессов надо знать и не допускать развитие процессов до неконтролируемого состояния. Говорят: надо хранить печать, имея в виду, что нельзя допускать, чтобы джинн выскочил из бутылки и все уничтожил.

Попробуйте ответить на следующие вопросы:

• Как предсказать время наступления точки ветвления процесса?
• Как определить, по какому пути из всех возможных будет развиваться система?
• Как себя вести в момент ветвления?

Рассмотрим для примера следующий процесс: зажгли газовую плиту, установили нужное поступление газа, поставили на газ кофейник и... забыли про него, ушли.

Первый очевидный этап процесса — нагрев воды до 100°С. Вероятность протекания этого процесса 100%, так как газ поступает надежно и в квартире никого нет, кто мог бы отключить газ. Конец этого процесса предсказуем — закипание кофе, обычно бурное. А что будет дальше? А дальше наступает точка ветвления, так как может быть два продолжения процесса: либо будет продолжаться кипение до полного выкипания кофе, либо бурное закипание приведет к выплескиванию кофе через край и затуханию пламени газа.

Процесс первый приведет к выкипанию кофе и перегреву кофейника. Здесь тоже два исхода: либо ничего не происходит и раскаленный кофейник стоит на плите неопределенно долго либо кофейник раскаляется докрасна и поджигает, например, занавеску. Тогда начнется новый процесс — пожар. В этом случае тоже несколько исходов: либо кухня будет гореть до приезда пожарных, которые прекратят этот процесс насильно, либо пожар охватит весь дом и процесс горения будет идти до тех пор, пока нечему будет гореть.

Теперь вернемся к ужасному случаю, когда в кухню неконтролируемо поступает газ. Возможно несколько исходов: 1) газ утекает через вентиляцию и форточку (если она открыта), и ничего страшного не происходит до возвращения хозяев; 2) соседи вмешиваются в процесс и прекращают поступление газа - и тоже ничего страшного не происходит до возвращения хозяев; 3) происходит взрыв, общий пожар...

Подведем некоторые итоги.

Не всякий скачок свойств — это ветвление. Например, закипание, испарение, выкипание, замерзание, растворение — это просто «законные» окончания процессов. А в момент ветвления процесс выходит из-под контроля, становится непредсказуемым, неуправляемым, что, согласно мировоззрению ТРИЗ, недопустимо.

Для предсказания времени наступления ветвления и путей развития новых процессов надо хорошо изучить систему и определить подсистемы, которые долго работают плохо, они наиболее опасны. Например, если долго и плохо работает система управления, если долго не разрешались противоречия, если накопилось слишком много зла и несправедливости, то это верный признак надвигающихся катаклизмов в системе (стране).

Для предсказания наступления катастрофы надо:

• знать законы развития системы;
• на их основе сформулировать «веер» возможных продолжений процесса, хороших и плохих;
• предусмотреть «веер» адекватных противомер;
• все время держать процесс под контролем и направлять его в нужную сторону, то есть управлять процессом.

Упражнения для развития синергетического мышления

1. Вспомните (прочитайте) с детьми «Сказку о рыбаке и рыбке», перечислите узловые события этой сказки, определившие именно такой ход развития событий, который описал Пушкин, и ответьте на следующие вопросы:

а) кто является главными действующими лицами в этой сказке?

б) какие события являются узловыми, без которых сказка бы развалилась? Рассмотрите с детьми, какие «веера» событий могли бы быть в каждом «судьбоносном» событии;

в) какими могли бы быть продолжения процесса ловли рыбы?

г) что могло бы произойти после того, как старик поймал золотую рыбку?

2. Так же подробно проанализируйте сказки «Колобок», «Красная Шапочка», поэму «Руслан и Людмила».

В любой сказке, как и в жизни каждого человека, можно найти узловые, ключевые события. Помогите детям обрести это умение находить важные узловые события.

3. Найдите среди перечисленных важные события: 1) позавтракал; 2) опоздал на самолет; 3) женился (вышла замуж); 4) прочитал «Войну и мир»; 5) прочитал Библию; 6) поступил в вуз; 7) на охоте убил лося; 8) родился сын; 9) удалил зуб; 10) развелся; 11) сгорел дом; 12) купил автомобиль; 13) приобрел квартиру; 14) написал книгу; 15) выиграл 10 ООО долларов.

4. Что такое важное событие в жизни?

5. Что такое беда?

Отметим, что понятие ветвления (бифуркации) близко тризовскому утверждению, что творческие задачи имеют много решений (продолжений процесса) и надо выбрать одно, наиболее пригодное для данных конкретных условий.

Наличие скачков и ветвлений говорит о том, что в жизни общества и человека бывают очень важные и ответственные моменты, когда решается судьба будущего. В эти моменты надо активно вмешиваться в процесс и принимать особо ответственные решения, часто в условиях острого дефицита времени и информации, особенно если момент ветвления «выскочил» неожиданно. Если бы мы умели предвидеть наступление вредных скачков (некоторые люди чувствуют наступление катастроф), тогда мы могли бы подготовиться и предотвратить неожиданность. Для этого и надо знать и диалектику, и системный подход, и ТРИЗ, и синергетику. Это и есть ответ на поставленный выше вопрос о надобности синергетики.

6. Найдите узловые события в следующей истории, произошедшей более 100 лет назад.

Некий Сергей Дмитриевич выиграл по займу 75 000 руб., деньги по тем временам большие. Билет счастливый у него сохранился, правда, только одна половинка. Другую половинку он подарил дочке в день ее свадьбы. Но дочка с мужем уехала, и адрес ее потерялся. Что делать, срок предъявления билета истекает, а вторую половинку не найти! С горя Сергей Дмитриевич напился и сжег свою ненавистную теперь половинку... заодно со своим домом. Когда дом загорелся, его старенькая мама, выбегая из горящего дома, схватила икону и за иконой обнаружила теперь уже единственную половинку билета.

Ответы

1. а) старик, старуха, золотая рыбка;

б) узловые события:

— старик поймал не простую, а золотую рыбку, которая обещала откупиться «чем только пожелаешь»;

— старик рассказал об этом старухе;

— старуха превзошла меру терпения золотой рыбки.

Доказательством того, что это действительно узловые события, является то, что если их исключить, сказка разваливается;

в) старик ничего не поймал. Поймал обычных рыб. Поймал золотую рыбку;

г) старик мог не выпустить рыбку в синее море. Старик мог выпустить рыбку и ничего не сказать старухе. Старик мог сам что-то попросить у рыбки.

2. Анализ сказки «Колобок»:

а) главные действующие лица: Колобок, бабка, лисица;

б) узловые события:

— бабка испекла колобок и поставила его на подоконник (бабка могла бы горячий колобок поставить не на окно, а на обеденный стол или съесть его вместе с дедом... Сказка бы не состоялась);

— Колобок соскочил с подоконника (если бы Колобок не соскочил с подоконника, сказки тоже бы не было);

— Колобок встретился с лисицей и прыгнул ей на нос (если бы Колобок не встретился с лисой, конец у сказки был бы совсем другой).

3. Важные события: 3, 5, 6, 8, 10, 13.

4. Это событие, которому нет замены.

5. Это событие, которое невозможно исправить. Смерть, увечье.

6. Выигрыш и подарок.