ФОРМИРОВАНИЕ СИНЕРГЕТИКИ КАК НОВОГО НАПРАВЛЕНИЯ В НАУКЕ

Переходя к обсуждению вопроса о становлении парадигмы самоорганизации, необходимо прежде всего уточнить терминологию, которой обычно пользуются при ее характеристике. В технике под самоорганизующимися системами подразумевают саморегулирующиеся механизмы, к числу которых относят различные автоматические системы и регуляторы. По аналогии с ними в экономике саморегулирующимся считают механизм рынка свободной конкуренции. В физиологии самоорганизующимися являются механизмы гомеостаза, которые регулируют жизненно важные функции организма (температуру тела, частоту дыхания, кровяное давление и др.). В биологии стали говорить о механизме автопоэзиса, обеспечивающего самообновление живой системы.

В настоящее время процессы самоорганизации в сложных системах являются предметом изучения нового междисциплинарного направления исследований, которое немецкий физик Герман Хакен (р. 1927) назвал синергетикой. Этот термин, который сейчас получил широкое распространение, происходит от древнегреческого слова

synergeticos, что в переводе означает совместный, согласованно действующий процесс, и предназначен для более точной экспликации самоорганизации. В предисловии к своей книге Хакен писал:

Я назвал новую дисциплину «синергетикой» не только потому, что в ней исследуется совместное действие многих элементов систем, но и потому, что для нахождения общих принципов, управляющих самоорганизацией, необходимо кооперирование многих различных дисциплин.

В приведенной цитате он подчеркивает, что синергетика возникла благодаря системным идеям современной науки, в связи с необходимостью интеграции различных родственных дисциплин для определения их общих понятий и установления единых принципов и методов исследования.

Если Г. Хакен связывает самоорганизацию с кооперативными процессами, то многие авторы вслед за И. Пригожиным используют для этого в термодинамике термин «диссипативные структуры», поскольку диссипация, или рассеяние, энергии является необходимым условием функционирования открытых систем и возникновения самоорганизации. Нетрудно заметить, что эти и подобные им термины охватываются общим родовым термином «самоорганизация», исторически появившимся раньше остальных, которым мы также будем пользоваться.

Таким образом, идеи синергетики являются дальнейшим обобщением и развитием специфических понятий и принципов, найденных в конкретных дисциплинах, в частности в термодинамике, поскольку именно они впервые установили, что самоорганизация в различных областях возникает в результате взаимодействия достаточно большого числа элементов, составляющих единую, целостную систему. Такая система должна быть, во-первых, открытой, т.е. взаимодействовать с окружающей средой, обмениваясь с ней веществом, энергией, а нередко и информацией. Во-вторых, она обязана находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия или близко к ней, тогда она будет обладать максимумом энтропии, что соответствует состоянию ее хаоса, или дезорганизации. В-третьих, указанная система должна состоять из достаточно большого числа элементов, которые взаимодействуют друг с другом специфическим образом, а тем самым быть системой сложноорганизованной и нелинейной. Последнее означает, что математические зависимости между величинами в таких системах выражаются нелинейными функциями и уравнениями.

Перечисленные выше условия являются минимально необходимыми для возникновения самоорганизации на самых низших уровнях строения материи, в частности в гидродинамических, метеорологических, геологических и физико-химических системах. Заслуга синергетики прежде всего в том и состоит, что она впервые установила возможность возникновения самоорганизации даже в системах неорганической природы, т.е. в самом «фундаменте здания» материи.

Основополагающая идея синергетики под разными названиями, но чаще всего под именем самоорганизации, уходит в глубокую древность. По крайней мере, она отчетливо осознавалась уже Аристотелем, а еще раньше играла существенную роль в космогонических представлениях древних греков, которые рассматривали процесс формирования мира как возникновение Космоса, или порядка, из Хаоса, или беспорядка. Однако эта общая идея имела скорее характер гениальной догадки, чем научно обоснованной гипотезы, по той простой причине, что у античных греков не существовало экспериментального естествознания.

С возникновением конкретных наук, прежде всего наук, входящих в состав естествознания, идея об их общей связи и взаимодействии отходит на второй план. Постепенно в науке XVII—XVIII вв. складывается дисциплинарный стиль исследования, который ориентировал ученых на изучение природы по отдельным ее областям, классам и группам явлений. Такой подход, в отличие от натурфилософских и умозрительных рассуждений античности, способствовал тщательному изучению явлений природы с помощью систематических наблюдений и тщательно подготовленных экспериментов и был крупным шагом в развитии научного познания. Однако со временем ученые перестали замечать связь явлений, которые они непосредственно изучали, с явлениями, исследуемыми другими учеными, а тем более — со всем мировым целым. В конечном итоге это привело к тому, что они начали рассматривать явления и процессы природы вне их связи и взаимодействия друг с другом. Целостный взгляд на природу и ее развитие стал утрачиваться. В немалой степени сказалось здесь также господство механистического мировоззрения в науке и философии XVII—XVIII вв. Поскольку изучение природы необходимо было начать с наиболее простых явлений и процессов природы, постольку именно механика тогда достигла наибольших успехов и стала образцом подражания для других наук, т.е. парадигмой точного исследования. Однако механика по самому характеру своего исследования абстрагируется от анализа внутренних источников движения, сводя движение к действию внешних сил, и поэтому она не могла объяснить процессы возникновения и развития более сложных явлений.

Принципы и методы изучения механических и других систем оказались явно непригодными для исследования процессов и систем общественной жизни, которые отличаются особой динамичностью и быстрой перестройкой своих структурных и организационных форм. Неудивительно поэтому, что именно социально-экономические и гуманитарные науки встретились с проблемой самоорганизации уже в самом начале своего возникновения.

Почему несмотря на разнообразные, а часто прямо противоположные интересы и цели людей, на рынке возникает никем не запланированный, спонтанный порядок? Устанавливаются ли нормы нравственности сверху, или же они формируются постепенно в ходе длительного взаимодействия людей в ходе культурно-исторического развития под влиянием изменяющихся условий жизни? Создаются ли язык, культура и остальные институты общества в результате деятельности идеологов, политиков или людей, стоящих у власти?

Ответы на эти вопросы, связанные с интуитивно понимаемой самоорганизацией, впервые высказывались именно в социально- экономических и гуманитарных науках, хотя и в недостаточно ясных и точных терминах. Поэтому они носили скорее интуитивный, чем рационально-аналитический характер, но это отнюдь не снижает их ценности и значения для последующего научного развития. Не случайно поэтому некоторые современные ученые называли основоположника классической политической экономии А. Смита предтечей кибернетики на том основании, что у него в неявном виде встречается апелляция к принципу отрицательной обратной связи.

В философско-мировоззренческом плане проблема самоорганизации затрагивалась И. Кантом в «Критике суждения» в связи с внутренней целесообразностью в природе, где он рассматривает различие искусственных и естественных объектов.

По его мнению, в естественном образовании каждая его часть мыслится как обязанная своим существованием действию всех остальных частей и, в свою очередь, существует ради других и целого. Только при этих условиях они могут стать самоорганизованным бытием и, как таковые, названы целесообразными естественными образованиями.

К сожалению, новые радикальные идеи о характере функционирования и эволюции живых и социальных систем в период эпохи Просвещения и тесно связанного с ней рационализма не получили дальнейшего развития. Известно, что догма рационалистов — «разум правит миром» — надолго задержала формирование верных представлений об обществе и объективных законах его развития.

Осознанию глубины и общности значения принципа самоорганизации мешала также разобщенность исследователей, работавших в различных отраслях естественных и общественных наук. Нередко этому способствовало и прямое противопоставление методов естествознания методам общественных наук, а также попытка позитивистов непосредственно перенести естественно-научные методы познания в социальные и гуманитарные науки. Это наталкивалось на серьезное противодействие со стороны представителей социально-гуманитарных наук.

Постепенно, однако, принцип самоорганизации в той или иной форме появлялся в разных науках при решении отдельных их проблем. Так, например, в физиологии У. Кеннон сформулировал свой знаменитый принцип гомеостаза, суть которого сводится к тому, что в процессе адаптации к изменяющимся условиям существования живые организмы перестраиваются так, чтобы поддержать устойчивость важнейших параметров своей жизнедеятельности.

Толчком к исследованию процессов самоорганизации явилось возникновение кибернетики, которая обобщила принцип отрицательной обратной связи. Благодаря этому удалось объяснить существование устойчивых динамических систем, явление гомеостаза, существование на рынке спонтанного порядка, выражающегося в установлении равновесия между спросом и предложением, и многие другие явления и процессы.

Однако этот принцип объясняет лишь сохранение и поддержание устойчивости динамических систем, но не раскрывает, каким образом такие устойчивость и порядок возникают. Между тем подлинная самоорганизация по самому смыслу этого термина означает именно изменение прежней организации, порядка или структуры и появление новой организации и структуры в результате взаимодействия элементов системы. Точнее говоря, причины и движущие силы такого изменения в поведении элементов, т.е. их самоорганизации, следует искать в процессе взаимодействия элементов системы с внешней средой. Большинство автоматов и технических устройств, сконструированных в кибернетике, опираются, по существу, на внешнюю организацию, т.е. «самоорганизация» в них заранее запланирована и организована человеком-конструктором. В отличие от этого самоорганизация и основанная на ней эволюция в живой природе и обществе отнюдь не сводятся к сохранению динамического равновесия. Рано или поздно эволюция систем всегда сопряжена с теми или иными изменениями, будь то постепенные, количественные, или коренные, качественные, изменения их параметров и структур, которые сопровождаются появлением нового в развитии.

Именно это глубокое различие между неживой и живой природой долгое время оставалось неразрешимым противоречием между классической термодинамикой и эволюционным учением Ч. Дарвина. Если теория Дарвина утверждала, что органическая эволюция в конечном итоге связана с усложнением и совершенствованием структур и свойств живых организмов, появлением новых видов растений и животных, то классическая термодинамика признавала лишь движение физических систем в сторону увеличения их энтропии и соответственно усиления в них хаоса и беспорядка.

Важнейшая заслуга синергетики состоит в том, что она впервые сумела приблизиться к разрешению этого противоречия. Она экспериментально и теоретически доказала, что самоорганизация при наличии вполне определенных условий может происходить уже в простейших физико-химических, гидродинамических и других системах. Но для этого необходимо, по крайней мере, чтобы системы были открытыми и находились достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Только тогда эволюция в них сопровождается изменением старых структур и динамических режимов функционирования. Следовательно, синергетика может объяснить то, что не удавалось понять с помощью принципа отрицательной обратной связи, ориентированного на сохранение динамического равновесия систем. Именно для раскрытия механизма возникновения новых структур и систем синергетика использует принцип положительной обратной связи, согласно которому изменения, происходящие в старой системе, не устраняются, а наоборот, накапливаются и усиливаются. Как и всюду, постепенные количественные изменения в рамках систем приводят к их коренным, качественным, изменениям и в итоге к образованию систем с новыми структурами и целостными, системными свойствами.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >