La sinergética es una ciencia interdisciplinaria que explica la formación y autoorganización de patrones y estructuras en sistemas abiertos alejados del equilibrio termodinámico . Fue fundada por Hermann Haken , inspirado en la teoría del láser . La interpretación de Haken de los principios del láser como autoorganización de sistemas fuera del equilibrio allanó el camino a finales de la década de 1960 para el desarrollo de la sinergética. Uno de sus libros de gran éxito es Erfolgsgeheimnisse der Natur , traducido al inglés como La ciencia de la estructura: sinergética . [1]
La autoorganización requiere un sistema " macroscópico " , formado por muchos subsistemas que interactúan de forma no lineal. En función de los parámetros de control externos (entorno, flujos de energía ), se produce la autoorganización.
En la sinergética es esencial el concepto de parámetro de orden, que se introdujo originalmente en la teoría de Ginzburg-Landau para describir las transiciones de fase en termodinámica . Haken generaliza el concepto de parámetro de orden al "principio de esclavitud", diciendo que la dinámica de los modos de relajación rápida (estables) está completamente determinada por la dinámica "lenta" de, por regla general, solo unos pocos "parámetros de orden" (modos inestables). Los parámetros de orden pueden interpretarse como las amplitudes de los modos inestables que determinan el patrón macroscópico.
En consecuencia, la autoorganización supone una enorme reducción de los grados de libertad (entropía) del sistema, lo que revela macroscópicamente un aumento del " orden " (formación de patrones). Este orden macroscópico de gran alcance es independiente de los detalles de las interacciones microscópicas de los subsistemas. Esto supuestamente explica la autoorganización de patrones en tantos sistemas diferentes de la física , la química y la biología.
[...] las propiedades estadísticas de la luz láser cambian cualitativamente en el umbral láser. Por debajo del umbral láser el ruido aumenta cada vez más, mientras que por encima del umbral vuelve a disminuir. [...] Por debajo del umbral láser, la luz consta de pistas de onda individuales que se emiten desde los átomos individuales independientemente unas de otras. Por encima del umbral láser, se produce una pista de onda prácticamente infinitamente larga. Para establecer contacto con otros procesos de autoorganización, interpretemos los procesos en una lámpara o en un láser mediante el modelo atómico de Bohr . Una lámpara produce su luz de tal manera que los electrones excitados de los átomos realizan sus transiciones de la órbita exterior a la órbita interior de forma totalmente independiente entre sí. Por otro lado, las propiedades de la luz láser solo se pueden entender si asumimos que las transiciones de los electrones individuales ocurren de forma correlacionada . [...] Por encima del umbral láser, el campo coherente crece cada vez más y puede esclavizar los grados de libertad de los momentos dipolares y de la inversión. Dentro de la sinergética ha resultado ser una ecuación bastante típica que describe los efectos de la autoorganización. [...] Esta ecuación nos dice que la amplitud de los dipolos, que es proporcional a A, está dada instantáneamente por la amplitud del campo B(t) (y por la fuerza fluctuante). Este es probablemente el ejemplo más simple de un principio que ha resultado ser de importancia fundamental en sinergética y que se llama principio de esclavización.
— Luz: vol. 2; Dinámica de la luz láser , capítulo 13. [2]