Самоорганизация систем и синергетика

 

Переходя к обсуждению вопроса о возникновении, становлении и самоорганизации систем, нам необходимо прежде всего познако­ миться с теми новыми результатами, которые бьши достигнуты в си­ нергетике. Термин <<синергетика>>, введенный Г. Хакеном в 1973 г., происходящий от древнегреческого слова synergeticos и в переводе означающий совместный, согласованно действующий процесс, пред­ назначен для более точной экспликации самоорганизации. В пре­ дисловии 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 нахожде­ ния общих принципов, управляющих самоорганизацией, необходи­ мо кооперирование многих различных дисциплию> 1.

В приведеиной цитате Хакен подчеркивает, что синергетика воз­ никла благодаря системным идеям современной науки, а точнее, из необходимости интеграции различных родственных дисциплин для определения их общих понятий и установления единых принципов и методов исследования. Таким образом, идеи синергетики являются дальнейшим обобщением и развитием специфических понятий и принципов, найденных в конкретных дисциплинах, поскольку именно

 

 

1 Хакен Г. Синергетика. - М., 1980.

в них впервые бьшо установлено, что самоорганизация в различных областях возникает в результате взаимодействия достаточно боль­ шого числа элементов, составляющих единую, целостную систему, отвечающую следующим условиям:

• во-первых, она должна быть открытой, т.е. взаимодействовать с окружающей средой, обмениваясь с ней веществом, энерги­ ей, 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 соответ­ ствует состоянию ее хаоса, или дезорганизации;

• в-третьих, она должна состоять из достаточно большого числа элементов, которые взаимодействуют друг с другом специфи­ ческим образом, а тем самым быть системой сложнооргани­ зованной и нелинейной.

Перечисленные выше условия являются минималыю необходи­ мыми для возникновения самоорганизации на самых низших уров­ нях строения материи, в частности в гидродинамических, метеоро­ логических, геологических и физико-химических системах.

Заслуга синергетики прежде всего в том и состоит, что она

впервые установила возможность появления самоорганизации даже в системах неорганической природы, то есть в самом фундаменте здания материи.

Широкое использование парадигмы самоорганизации выдвигает ряд важнейших философеко-мировоззренческих проблем. Одна из них относится к установлению места и роли самоорганизации в общем процессе эволюции мира и механизмов его развития.

Состоит ли окружающий нас мир из разнообразных по содер­ жанию и форме самоорганизующихся материальных систем? Воз­ никла ли живая природа в результате случайного стечения чрезвы­

чайно невероятных обстоятельств, условий и факторов или же она является результатом закономерного процесса самоорганизации, начавшегося в неорганической природе и завершившегася возник­ новением сначала живой материи, а затем и общества?

С возникновением общества и его трудовой деятельности появ­

ляется новый способ организации, связанный с сознательным, це­ ленаправленным участием людей в производстве материальных благ и обустройстве всей системы общества, его институтов и учрежде­

ний, которые способствовали лучшей адаптации к изменившимел условиям жизнедеятельности отдельных групп, племен и сообществ людей. В то время как самоорганизация в ряде сфер общества про­ исходит стихийно, и результаты ее заранее не сознаются людьми, определенные общественные и государственные организации фор-

мируются вполне сознателыю и преследуют вполне конкретные це­ ли и интересы отдельных сообществ людей, народов и государств. Отсюда возникает задача ясного разграничения самоорганизации и организации, их соотношения и взаимодействия между ними в про­ цессе эволюции общества.

Исследование самоорганизации проливает дополнительный свет на механизмы эволюции различных природных и социальных сис­ тем. Интуитивно мы хорошо представляем, что уровень развития систем связан с их сложностью, которая, в свою очередь, сущест­ венно определяется воздействием условий окружающей среды. Дар­ виновская теория эволюции главное внимание обращала именно на влияние внешних условий на эволюцию живых организмов. Между тем современная концепция открытых систем ясно указывает на обратное воздействие системы на среду и поэтому позволяет шире взглянуть на общие условия протекания эволюции. Такой взгляд имеет первостепенное значение для решения проблем экологии, по­ скольку указывает на взаимосвязь системы и среды, общества и ок­ ружающей природы.

Для адекватного понимания и глубокого объяснения процессов формирования и развития социально-экономических, культурно­ исторических и гуманитарных систем, а также соответствующих ин­ ститутов общества чрезвычайно актуальным является правильное решение проблемы взаимодействия самоорганизации, происходя­ щей в рамках отдельных групп, общественных и производственных коллективов, а также таких общественных институтов, как рынок, право, мораль, культура, язык и др. Как мы убедимся в дальнейшем, эти институты формируются также путем самоорганизации в ходе длительной эволюции человечества. Однако возникнув однажды, они в дальнейшем начинают оказывать свое организующее влияние на общество. Но наиболее значительное воздействие на экономиче­ скую, политическую и социальную жизнь осуществляет государство и его органы управления. В связи с этим возникает проблема взаи­ модействия самоорганизации и организации в развитии общества, которая играет решающую роль в социально-экономических и гу­ манитарных науках.

Наконец, с указанными проблемами синергетики непосредст­

венно связаны многие познавательные, философские и общемиро­ воззренческие вопросы развития научного знания. Как происходит взаимодействие дифференциации и интеграции научного знания в процессе его роста и развития? Как соотносятся дисциплинарные и междисциплинарные средства и методы исследования? Какой наи­ более оптимальный путь следует выбрать при решении комплекс­ ных проблем современной науки? На все эти вопросы синергетика может пролить дополнительный свет. В процессе ее становления наиболее заметными стали современные формы взаимодействия и

интеграции отдельных наук для решения такой фундаментальной проблемы, как исследование эволюции и развития сложнооргани­ зованных систем.

Основополагающая идея синергетики под разными названиями

и чаще всего под названием самоорганизации уходит в глубокую древность. По крайней мере, она отчетливо осознавалась уже Ари­ стотелем, а еще раньше играла существенную роль в космогониче­ ских представлениях древних греков, которые рассматривали про­ цесс формирования мира как возникновение космоса, или порядка, из хаоса, или беспорядка. Однако эта общая идея имела скорее ха­ рактер гениальной догадки, чем научно обоснованной гипотезы по той простой причине, что у античных греков не существовало экс­ периментального естествознания. Однако возникшие в Новое время принципы и методы изучения простейших механических и других систем оказались также непригодными для исследования систем общественной жизни, которые отличаются особой динамичностью и перестройкой своих структурных и организационных форм. Не­ удивительно поэтому, что именно социально-экономические и гу­ манитарные науки встретились с проблемой самоорганизации уже в самом начале своего возникновения.

Почему, несмотря на разнообразные, а часто прямо противопо­ ложные интересы и цели людей, на рынке возникает никем неза­ планированный, спонтанный порядок? Устанавливаются ли нормы нравственности сверху или же они формируются постепенно при длительном взаимодействии 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-эко­ номических и гуманитарных науках, хотя и в недостаточно ясных и точных терминах. Поэтому они носили скорее интуитивный, чем ра­ ционально-аналитический характер, но это отнюдь не снижает их ценности и значения для последующего научного развития. Не слу­ чайно поэтому некоторые современные ученые называли, например, 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 философеко-мировоззренческом плане проблема самооргани­ зации затрагивалась И. Кантом в <<Критике суждения>> в связи с внут­ ренней целесообразностью в природе, где он рассматривает различие искусственных и естественных объектов. По его мнению, в естест­ венном образовании каждая его часть мыслится как обязанная сво­ им существованием действию всех остальных частей и в свою оче­ редь существует ради других и целого. Только при этих условиях

они могут стать самоорганизованным бытием и как таковые называ­ ются целесообразными естественными образованиями.

К сожалению, новые радикальные идеи о характере функцио­

нирования и эволюции живых и социальных систем в период эпохи Проевещенил и тесно связанного с ней рационализма не получили дальнейшего развития. Известно, что догма рационалистов - <<ра­ зум правит миром>> - надолго задержала формирование верных

представлений об обществе и объективных законах его развития.

Осознанию глубины и общности значения принципа самоорга­

низации мешала также разобщенность исследователей, работавших в различных отраслях естественных и общественных наук. Нередко этому способствовало и прямое противопоставление методов есте­

ствознания методам общественных наук, а также попытка позити­ вистов перенести естественнонаучные методы познания непосред­ ственно в социальные и гуманитарные науки. Это наталкивалось на серьезное противодействие со стороны представителей социально­ гуманитарных наук.

Однако постепенно принцип самоорганизации в той или иной форме появлялся в разных науках при решении отдельных проблем. Например, в физиологии У. Кеннон сформулировал свой знамени­ тый принцип гомеостаза, суть которого сводится к тому, что в про­ цессе адаптации к изменяющимся условиям существования живые организмы перестраиваются так, чтобы поддержать устойчивость важнейших параметров своей жизнедеятельности.

Значительный импульс исследованию процессов самоорганизации

придало возникновение кибернетики, которая обобщила принцип от­ ifJицателыюй обратной связи. Благодаря этому удалось объяснить суще­ ствование устойчивых динамических систем, явления 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 такая устойчивость и порядок возникают.

Между тем подлинная самоорганизация по самому смыслу этого термина означает именно изменение прежней организации, ее поряд­ ка или структуры, и появление новой организации и структуры в ре­ зультате взаимодействия элементов системы. Точнее говоря, причи­ ны и движущие силы такого изменения в поведении элементов, их самоорганизации следует искать в процесс е взаимодействия элемен­ тов системы с внешней средой. Но большинство автоматов и техни­ ческих устройств, сконструированных в кибернетике, опираются, по сути дела, 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 динами-

ческого равновесия. Рано или поздно эволюция систем всегда сопро­ вождается теми или иными изменениями, будь то постепенные, ко­ личественные или коренные, качественные изменения их парамет­ ров и структур, которые сопровождаются появлением нового в раз­ витии. Именно это глубокое различие между неживой и живой прирадой долгое время оставалось неразрешимым противоречием между классической термодинамикой и эволюционным учением Дарвина. Если теория Дарвина утверждала, что органическая эво­ люция в конечном счете связана с усложнением и совершенствова­ нием структур и свойств живых организмов, появлением новых ви­ дов растений и животных, то классическая термодинамика призна­ вала лишь движение физических систем в сторону увеличения их энтропии и соответственно усилению в них хаоса и беспорядка.

Важнейшая заслуга синергетики состоит в том, что она впервые сумела приблизиться к разрешению этого противоречия, которое не удавалось понять с помощью принципа отрицательной обратной свя­ зи, ориентированного на сохранение динамического равновесия сис­ тем. Именно для раскрытия механизма возникновения новых струк­ тур и систем синергетика использует принцип положителыюй обрат­ ной связи, согласно которому изменения, происходящие в старой системе, не устраняются, а наоборот, накапливаются и усиливаются. Как и всюду, постепенные количественные изменения в рамках сис­ тем приводят к их коренным, качественным изменениям и в итоге к образованию систем с новыми структурами и целостными (систем­ ными) свойствами.

Именно однородность природы дает возможность формулиро­ вать общие, универсальные законы природы на основе эксперимен­ тального изучения ее частей. В дальнейшем эта тенденция исследо­ вания сложного, и объяснения его на основе простых, элементар­ ных частей сформировалась в особый способ, или метод, редукции, т.е. сведения сложного к простому и элементарному. Первоначаль­ но, в период господства механистического мировоззрения, редук­ ция применялась для объяснения сложных явлений и процессов посредством понятий и законов механики. После открытия атомно­ молекулярного строения вещества ученые использовали редукцию для объяснения ряда макроскопических свойств тел и эмпириче­ ских законов посредством простейших свойств составляющих их мельчайших частиц - атомов и молекул. И хотя с помощью такой редукции удалось объяснить многие свойства тел неорганической природы и достичь выдающихся результатов, тем не менее со вре­ менем стало ясном, что подобный подход является ограниченным и односторонним.

Концепция атомизма, опирающаяся на представление о редук­

ции сложных систем и процессов к простым и элементарным про­ цессам, находила широкое признание в классическом естествозна-

нии. Следовательно, редукционизм является вполне оправданным, когда речь идет о поиске взаимосвязи и единства между кажущимися на первый взгляд разнообразными явлениями и процессами природы.

Хорошо известно, что открытие законов земной и небесной меха­ ники позволило раскрыть единство между перемещениями тел назем­ ной поверхности и движениями небесных тел. С глубокой древности считалось, что между ними существует непроходимая пропасть. Точно также с помощью спектрального анализа бьшо доказано, что химический состав небесных тел содержит те же самые элементы, которые встречаются на Земле. Все эти и многие другие открытия свидетельствуют о том, что между процессами и системами в мире существуют глубокая взаимосвязь и единство, но это не исключает, а предполагает наличие богатого качественного разнообразия в природе.

Недостаток редукционизма как раз и состоит в том, что он не учитывает <<многообразия в единстве>>, качественных различий в природе. При таком подходе сложное оказывается количественной комбинацией неких простых частиц, называются ли они молекула­ ми, атомами, элементарными частицами или кварками. Такого рода частицы считаются далее неразложимыми, неделимыми, едиными и потому лишенными тех характеристик, которые присущи сложным телам, веществам и явлениям. Следовательно, категория простого при таком понимании оказывается лишенной каких-либо различий и потому абсолютно противопоставляется сложному, поскольку ни­ когда не может рассматриваться как сложное. С другой стороны, сложное не содержит каких-либо специфических, целостных свойств, ибо редукционизм сводит их к сумме свойств образующих его простых частей и элементов. Со временем такие представления пришли в резкое противоречие с реальными фактами, обнаружен­ ными в процессе развития научного познания, и подвершись ко­ ренному пересмотру сначала в рамках системного метода, а затем синергетики.

Основываясь на таких фактах, системный метод обосновал глу­ бокую внутреннюю связь не только между целым (системой) и ее частями (элементами), но также между простым и сложным. Глав­ ное внимание при этом бьшо обращено на то, что свойства целого не могут быть сведены к свойствам частей - принцип, который бьш направлен своим острием прежде всего против редукционизма, поскольку подчеркивал, что свойства системы как целого имеют эмерджентный характер, ибо они возникают в результате взаимо­ действия частей, а не простого суммирования их свойств. Однако до возникновения синергетики механизм такого взаимодействия не анализировался и потому оставался неясным. Хотя со сложноорга­ низованными системами в биологии и социальных науках ученые встретились уже давно, но они ограничивали их изучение на эмпи-

рическом, а скорее, на интуитивном уровне. Чтобы исследовать их на более основательном теоретическом уровне, необходимо бьшо начать анализ со сложноорганизованных систем более простого уровня - с систем неорганической природы, примеры которых можно встретить и в физике, и в химии.