Moderne populaire wetenschap en populaire literatuur gebruiken vaak de termen "synergie", "chaostheorie" en "vertakkingspunt". Deze nieuwe trend van populistisch gebruik van complexe systeemtheorie vervangt vaak de conceptuele en contextuele betekenis van definities. Laten we proberen niet diepzinnig, maar toch dicht bij wetenschappelijk, om de geïnteresseerde lezer de betekenis en essentie van deze concepten uit te leggen.
Wetenschap en zelforganiserende systemen
Een interdisciplinaire doctrine die patronen in complexe systemen van welke aard dan ook onderzoekt, is synergetica. Het bifurcatiepunt als keerpunt of keuzemoment is een sleutelbegrip in de theorie van het gedrag van complexe systemen. Het synergetische concept van complexe systemen impliceert hun openheid (uitwisseling van materie, energie, informatie met de omgeving), niet-lineariteit van ontwikkeling (de aanwezigheid van vele ontwikkelingspaden), dissipativiteit (ontlading van overtollige entropie) ende mogelijkheid van een splitsingstoestand (keuze- of crisispunt). Synergetische theorie is van toepassing op alle systemen met een opeenvolging en krampachtige veranderingen die zich in de loop van de tijd ontwikkelen - biologisch, sociaal, economisch, fysiek.
Ezel van Buridan
Een veelgebruikte techniek is om complexe dingen uit te leggen met eenvoudige voorbeelden. Een klassieke illustratie die de toestand beschrijft van een systeem dat een splitsingspunt nadert, is het voorbeeld van de beroemde 14e-eeuwse logicus Jean Buridan met een ezel, zijn meester en een filosoof. Dit zijn de startopdrachten. Er is een onderwerp naar keuze - twee armen vol hooi. Er is een open systeem - een ezel, die zich op dezelfde afstand van beide hooibergen bevindt. De waarnemers zijn de meester van de ezel en de filosoof. De vraag is, welk handvol hooi zal de ezel kiezen? In de gelijkenis van Buridan keken mensen drie dagen lang naar de ezel, die geen keuze kon maken totdat de eigenaar de hopen had verbonden. En niemand stierf van de honger.
Het concept van bifurcatie interpreteert de situatie als volgt. We laten het einde van de gelijkenis weg en concentreren ons op de situatie van keuze tussen evenwichtsobjecten. Op dit moment kan elke verandering leiden tot een verschuiving van de situatie naar een van de objecten (bijvoorbeeld een ezel viel in slaap, werd wakker, was dichter bij een van de hooibergen). In synergetica is de ezel een complex open systeem. Het splitsingspunt is de toestand van de ezel vóór de evenwichtskeuze. Een verandering van positie is een verstoring (fluctuatie) van het systeem. En twee hooibergen zijn aantrekkers, de toestand waarin het systeem zal komen nadat het het splitsingspunt is gepasseerd en een nieuwe evenwichtstoestand is bereikt.
Drie fundamentele splitsingspunten
De toestand van het systeem dat het splitsingspunt nadert, wordt gekenmerkt door drie fundamentele componenten: breuk, keuze en ordening. Vóór het splitsingspunt bevindt het systeem zich in een attractor (een eigenschap die de stabiliteit van het systeem kenmerkt). Op het splitsingspunt wordt het systeem gekenmerkt door fluctuaties (storingen, fluctuaties in indicatoren), die een kwalitatieve en kwantitatieve abrupte verandering in het systeem veroorzaken met de keuze voor een nieuwe attractor of overgang naar een nieuwe stabiele toestand. De veelheid van mogelijke aantrekkers en de enorme rol van willekeur onthullen de multivariabiliteit van de organisatie van het systeem.
Wiskunde beschrijft de splitsingspunten en de stadia van de passage door het systeem in complexe differentiaalvergelijkingen met een veelvoud van alle parameters en fluctuaties.
Onvoorspelbaar splitsingspunt
Dit is de toestand van het systeem vóór de keuze, op het kruispunt, op het punt van divergentie van meerkeuze- en ontwikkelingsopties. In de intervallen tussen bifurcaties is het lineaire gedrag van het systeem voorspelbaar, het wordt bepaald door zowel willekeurige als reguliere factoren. Maar op het splitsingspunt komt de rol van het toeval op de eerste plaats, en een onbeduidende fluctuatie bij de "input" wordt enorm bij de "output". Op splitsingspunten is het gedrag van het systeem onvoorspelbaar en elke kans verschuift het naar een nieuwe attractor. Het is als een zet in een schaakspel - daarna zijn er veel opties voor het ontwikkelen van evenementen.
Als je naar rechts gaat, verlies je je paard…
Het kruispunt in Russische sprookjes is een zeer levendig beeld met een keuze en de onzekerheid van de daaropvolgende toestand van het systeem. Bij het naderen van het splitsingspunt lijkt het systeem te oscilleren, en de kleinste fluctuatie kan leiden tot een geheel nieuwe organisatie, te ordenen door fluctuatie. En op dit moment van het keerpunt is het onmogelijk om de keuze van het systeem te voorspellen. Dit is hoe, in synergetica, absoluut kleine oorzaken enorme gevolgen hebben, waardoor een onstabiele wereld van ontwikkeling van alle systemen wordt geopend - van het heelal tot de keuze van Buridan's ezel.
Vlindereffect
Het systeem komt tot orde door fluctuatie, de vorming van een onstabiele wereld die afhankelijk is van de kleinste willekeurige veranderingen, wordt weerspiegeld door de metafoor van het vlindereffect. De meteoroloog, wiskundige en synergeticus Edward Lorentz (1917-2008) beschreef de gevoeligheid van een systeem voor de kleinste verandering. Het is zijn idee dat één slag van een vlindervleugel in Iowa een lawine van verschillende processen kan veroorzaken die in het regenseizoen in Indonesië zullen eindigen. Een levendig beeld werd onmiddellijk opgepikt door schrijvers, die meer dan één roman schreven over het thema van de veelheid van gebeurtenissen. De popularisering van kennis op dit gebied is grotendeels de verdienste van Hollywood-regisseur Eric Bress met zijn box office-film The Butterfly Effect.
Vertakkingen en rampen
Bifurcaties kunnen zacht of hard zijn. Een kenmerk van zachte vertakkingen zijn kleine verschillen in het systeem na het passeren van het vertakkingspunt. Wanneer de attractor heeftsignificante verschillen in het bestaan van het systeem, dan zeggen ze dat dit splitsingspunt een catastrofe is. Dit concept werd voor het eerst geïntroduceerd door de Franse wetenschapper René Federic Thom (1923-2002). Hij is ook de auteur van de theorie van catastrofes, als splitsingen van systemen. Zijn zeven elementaire catastrofes hebben zeer interessante namen: de vouw, de vouw, de zwaluwstaart, de vlinder, de hyperbolische, elliptische en parabolische navelstreng.
Toegepaste synergetica
Synergetica en bifurcatietheorie zijn niet zo ver van het dagelijks leven als het lijkt. In het dagelijks leven passeert een persoon het splitsingspunt honderden keren gedurende de dag. De slinger van onze keuze - bewust of alleen schijnbaar bewust - zwaait constant. En misschien zal het begrijpen van de processen van de synergetische organisatie van de wereld ons helpen een beter geïnformeerde keuze te maken, catastrofes te vermijden, maar genoegen te nemen met kleine splitsingen.
Vandaag heeft al onze kennis van fundamentele wetenschappen een splitsingspunt bereikt. De ontdekking van donkere materie en het vermogen om deze te behouden heeft de mensheid op een punt gebracht waarop een willekeurige verandering of ontdekking ons naar een toestand kan leiden die moeilijk te voorspellen is. Moderne verkenning en verkenning van de ruimte, konijnenholtheorieën en ruimte-tijdbuizen breiden de mogelijkheden van kennis uit tot onvoorstelbare grenzen. Het blijft alleen om te geloven dat, nu het volgende splitsingspunt is bereikt, een willekeurige fluctuatie de mensheid niet in de afgrond van niet-bestaan zal duwen.
