La vulgarisation scientifique moderne et la littérature populaire utilisent souvent les termes "synergie", "théorie du chaos" et "point de bifurcation". Cette nouvelle tendance d'utilisation populiste de la théorie des systèmes complexes remplace souvent la signification conceptuelle et contextuelle des définitions. Essayons non pas de manière absconse, mais toujours proche de la science, d'expliquer au lecteur intéressé le sens et l'essence de ces concepts.
Science et systèmes auto-organisés
Une doctrine interdisciplinaire qui explore les modèles dans des systèmes complexes de toute nature est la synergie. Le point de bifurcation en tant que point tournant ou moment de choix est un concept clé de la théorie du comportement des systèmes complexes. Le concept synergique des systèmes complexes implique leur ouverture (échange de matière, d'énergie, d'informations avec l'environnement), la non-linéarité de développement (présence de nombreuses voies de développement), la dissipativité (décharge d'entropie en excès) etla possibilité d'un état de bifurcation (point de choix ou de crise). La théorie synergétique est applicable à tous les systèmes où il y a une séquence et des changements spasmodiques qui se développent au fil du temps - biologiques, sociaux, économiques, physiques.
L'âne de Buridan
Une technique courante consiste à expliquer des choses complexes avec des exemples simples. Une illustration classique décrivant l'état d'un système s'approchant d'un point de bifurcation est l'exemple du célèbre logicien du XIVe siècle Jean Buridan avec un âne, son maître et un philosophe. Ce sont les tâches de départ. Il y a un sujet de choix - deux brassées de foin. Il existe un système ouvert - un âne, situé à la même distance des deux meules de foin. Les observateurs sont le maître de l'âne et le philosophe. La question est, quelle poignée de foin l'âne choisira-t-il ? Dans la parabole de Buridan, pendant trois jours, les gens ont observé l'âne, qui ne pouvait pas faire de choix jusqu'à ce que le propriétaire relie les tas. Et personne n'est mort de faim.
Le concept de bifurcation interprète la situation comme suit. Nous omettons la fin de la parabole et nous concentrons sur la situation de choix entre des objets d'équilibre. A ce moment, tout changement peut entraîner un déplacement de la situation vers l'un des objets (par exemple, un âne s'est endormi, s'est réveillé, s'est rapproché d'un des tas de foin). En synergie, l'âne est un système ouvert complexe. Le point de bifurcation est l'état de l'âne avant le choix de l'équilibre. Un changement de position est une perturbation (fluctuation) du système. Et deux meules de foin sont des attracteurs, l'état dans lequel le système entrera après avoir passé le point de bifurcation et atteint un nouvel état d'équilibre.
Trois points de bifurcation fondamentaux
L'état du système à l'approche du point de bifurcation est caractérisé par trois éléments fondamentaux: la fracture, le choix et l'ordre. Avant le point de bifurcation, le système est dans un attracteur (propriété qui caractérise la stabilité du système). Au point de bifurcation, le système est caractérisé par des fluctuations (perturbations, fluctuations d'indicateurs), qui provoquent un changement brutal qualitatif et quantitatif du système avec choix d'un nouvel attracteur ou passage à un nouvel état stable. La multiplicité des attracteurs possibles et le rôle énorme du hasard révèlent la multivariabilité de l'organisation du système.
Les mathématiques décrivent les points de bifurcation et les étapes de son passage par le système dans des équations différentielles complexes avec une multitude de tous les paramètres et fluctuations.
Point de bifurcation imprévisible
C'est l'état du système avant le choix, à la croisée des chemins, au point de divergence des choix multiples et des options de développement. Dans les intervalles entre les bifurcations, le comportement linéaire du système est prévisible, il est déterminé à la fois par des facteurs aléatoires et réguliers. Mais au point de bifurcation, le rôle du hasard vient en premier, et une fluctuation insignifiante à « l'entrée » devient énorme à la « sortie ». Aux points de bifurcation, le comportement du système est imprévisible et toute chance le déplacera vers un nouvel attracteur. C'est comme un mouvement dans une partie d'échecs - après cela, il existe de nombreuses options pour le développement d'événements.
Si tu vas à droite, tu perdras ton cheval…
Le carrefour des contes de fées russes est une image très vivante avec un choix et l'incertitude de l'état ultérieur du système. A l'approche du point de bifurcation, le système semble osciller, et la moindre fluctuation peut conduire à une toute nouvelle organisation, s'ordonner par fluctuation. Et en ce moment de tournant, il est impossible de prédire le choix du système. C'est ainsi qu'en synergie, des causes absolument minimes donnent lieu à d'énormes conséquences, ouvrant un monde instable de développement de tous les systèmes - de l'Univers au choix de l'âne de Buridan.
Effet papillon
La mise en ordre du système par fluctuation, la formation d'un monde instable dépendant des moindres changements aléatoires, est reflétée par la métaphore de l'effet papillon. Le météorologue, mathématicien et synergiste Edward Lorentz (1917-2008) a décrit la sensibilité d'un système au moindre changement. C'est son idée qu'un coup d'aile de papillon dans l'Iowa peut déclencher une avalanche de processus divers qui se termineront à la saison des pluies en Indonésie. Une image vivante a été immédiatement reprise par les écrivains, qui ont écrit plus d'un roman sur le thème de la multiplicité des événements. La vulgarisation des connaissances dans ce domaine est en grande partie le mérite du réalisateur hollywoodien Eric Bress avec son film au box-office The Butterfly Effect.
Bifurcations et catastrophes
Les bifurcations peuvent être douces ou dures. Une caractéristique des bifurcations douces est de petites différences dans le système après avoir traversé le point de bifurcation. Lorsque l'attracteur ades différences significatives dans l'existence du système, alors ils disent que ce point de bifurcation est une catastrophe. Ce concept a été introduit pour la première fois par le scientifique français René Federic Thom (1923-2002). Il est aussi l'auteur de la théorie des catastrophes, comme bifurcations des systèmes. Ses sept catastrophes élémentaires ont des noms très intéressants: le pli, le pli, la queue d'aronde, le papillon, les ombilics hyperbolique, elliptique et parabolique.
Synergétique Appliquée
La synergie et la théorie de la bifurcation ne sont pas aussi éloignées de la vie quotidienne qu'il n'y paraît. Dans la vie de tous les jours, une personne passe le point de bifurcation des centaines de fois au cours de la journée. Le pendule de notre choix - conscient ou seulement apparemment conscient - oscille constamment. Et peut-être que comprendre les processus d'organisation synergique du monde nous aidera à faire un choix plus éclairé, en évitant les catastrophes, mais en nous contentant de petites bifurcations.
Aujourd'hui, toutes nos connaissances en sciences fondamentales ont atteint un point de bifurcation. La découverte de la matière noire et la capacité de la conserver ont amené l'humanité à un point où un changement ou une découverte aléatoire peut nous conduire à un état difficile à prévoir. L'exploration moderne et l'exploration de l'espace extra-atmosphérique, les théories des terriers de lapin et les tubes spatio-temporels étendent les possibilités de la connaissance à des limites inimaginables. Il ne reste plus qu'à croire que, s'étant approché du prochain point de bifurcation, une fluctuation aléatoire ne poussera pas l'humanité dans l'abîme de la non-existence.
