Типология системных объектов естественнонаучного познания

Современное естествознание имеет дело с рядом природных объектов, интегрированных в системы, включающие в себя ряд элементов, между которыми устанавливаются связи структурного характера. Выделяют следующие типы системных объектов:

1) малые системные объекты;

2) большие саморегулирующиеся системные объекты;

3) саморазвивающиеся системные объекты.

Простые системные объекты

Примеры: В технике – это машины и механизмы эпохи первой промышленной революции и последующей индустриализации: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, автомобиль, различные станки и т.п. В науке – объекты, исследуемые механикой.

Основные свойства:

- суммарные свойства их частей исчерпывающе определяют свойства целого;

- часть внутри целого и вне целого обладает одними и теми же свойствами;

- связи между элементами системы подчиняются строгой (лапласовской) причинности;

- пространство и время предстают как нечто внешнее по отношению к таким системам, состояния их движения никак не влияют на характеристики пространства и времени.

Большие саморегулирующиеся системные объекты.

Исследования сложных саморегулирующихся систем особенно активизировалось с возникновением кибернетики, теории информации и теории систем. Но многие особенности их категориального описания были выявлены предшествующим развитием биологии и, в определенной мере, квантовой физики. Примерами сложных саморегулирующихся системных объектов являются автоматические станки, заводы-автоматы, системы управления космическими кораблями, автоматические системы регуляции грузовых потоков с применением компьютерных программ в технике; организмы, популяции, биогеоценозы, социальные объекты, рассмотренные как устойчиво воспроизводящиеся организованности, в живой природе и обществе.

Основные свойства:

- дифференцируются на относительно автономные подсистемы, в которых происходит массовое взаимодействие элементов;

- целостность системы предполагает наличие в ней особого блока управления, прямые и обратные связи между ним и подсистемами; в них обязательно имеется программа функционирования, которая определяет управляющие команды и корректирует поведение системы на основе обратных связей;

- целое не исчерпываются свойствами частей, возникает системное качество целого;

- часть внутри целого и вне его обладает разными свойствами (так, органы и отдельные клетки в многоклеточных организмах специализированы и в этом качестве существуют только в рамках целого; будучи выделенными из организма, они разрушаются (погибают), что отличает сложные системы от простых механических систем, допустим, тех же механических часов, которые можно разобрать на части и из частей вновь собрать прежний работающий механизм);

- причинность не может быть сведена к лапласовскому детерминизму и дополняется идеями «вероятностной» и «целевой причинности»;

Пример целевой причинности – вода. Только вода в природе существует в трех агрегатных состояниях – жидкость, пар, лед, причем объем льда больше объема жидкой воды, а зависимость объема воды от температуры имеет ярко выраженный минимум. У воды аномально высокое поверхностное натяжение и аномально низкая сжимаемость, воду нельзя сжать. Аномальна вязкость воды. Она существенно ниже, чем у всех веществ, а с ростом давления вязкость уменьшается, тогда как у всех остальных веществ – возрастает. Почему вода ведет себя так? В чем причина аномальных свойств воды? Чтобы найти причину, необходимо рассмотреть вопрос о том, какую миссию выполняет вода в природе. Природная миссия воды состоит в том, что она тесно связана с жизнью. Анализ физико-химических свойств и роли воды в природе приводит к мысли о том, что свойства воды оказывают такое воздействие на природу, потому что они определенным образом согласованы. Например, чтобы появились почвы, необходимо было согласование следующих свойств: тройная точка на Р-Т диаграмме воды, находящаяся внутри условий существования жизни, в сочетании с аномально низкой вязкостью и сжимаемостью. Или, жизнь в водоемах зимой сохраняется согласованием свойства увеличения объема твердой фазы воды с наличием максимальной плотности при +4° С (оба свойства аномальны). Согласование свойств воды – согласование целеполагающее к выполнению условий существования жизни. Можно допустить, что в природе существует такая система взаимодействий, сила, которая ведет к цели, в данном случае к жизни.

- в ряде ситуаций наряду с представлениями о «внешнем» времени вводится понятие «внутреннего времени» (биологические часы и биологическое время, социальное время).

Биологическое время – это собственное внутреннее время биосистемы, которое характеризует прежде всего наиболее важные процессы жизнеобеспечения. Социальное время – время, в которое человеческая активность создает общество. Характеризуется возможностью ускорения или замедления в зависимости от частоты событий. Люди, создавая социальное время событиями личной жизни, могут относиться к нему как к надиндивидуальной внешне заданной и неизменной системе координат. Однако они сами определяют последовательность и границы событий, делят их на этапы, что заставляет обращать внимание на подвижность и неоднородность временных связей.

Саморазвивающиеся системные объекты

Этот тип системных объектов характеризуется развитием, в ходе которого происходит переход от одного типа саморегуляции к другому. К таким системам относятся биологические объекты, рассматриваемые не только в аспекте их функционирования, но и в аспекте развития; объекты современных биотехнологий и, прежде всего, генетической инженерии; системы современного проектирования, когда берется не только та или иная технико-технологическая система, но еще более сложный развивающийся комплекс - человек-технико-технологическая система, экологическая система, культурная среда, принимающая новую технологию. К саморазвивающимся системам относятся современные сложные компьютерные сети, предполагающие диалог «человек-компьютер», Интернет. Наконец, все социальные объекты, рассмотренные с учетом их исторического развития, принадлежат к типу сложных саморазвивающихся систем.

К исследованию таких систем во второй половине 20 в. вплотную подошла и физика. Долгое время она исключала из своего познавательного арсенала идею исторической эволюции. Но во второй половине 20 в. возникла иная ситуация. С одной стороны, развитие современной космологии (концепция Большого взрыва и инфляционной теории развития Вселенной) привели к идее становления различных типов физических объектов и взаимодействий. Возникло представление о возникающих в процессе эволюции различных видах элементарных частиц и их взаимодействий как результата расщепления некоторого исходного взаимодействия и последующей его дифференциации. С другой стороны, идея эволюционных объектов активно разрабатывается в рамках термодинамики неравновесных процессов и синергетики. Взаимовлияние этих двух направлений исследования инкорпорирует в систему физического знания представления о самоорганизации и развитии.

Основные свойства саморазвивающихся системных объектов:

- Иерархичность уровневой организации элементов, способность порождать в процессе развития новые уровни; причем каждый такой новый уровень оказывает обратное воздействие на ранее сложившиеся, перестраивает их, в результате чего система обретает новую целостность. С появлением новых уровней организации система дифференцируется, в ней формируются новые, относительно самостоятельные подсистемы. Вместе с тем перестраивается блок управления, возникают новые параметры порядка, новые типы прямых и обратных связей.

- Открытость, обмен веществом, энергией и информацией с внешней средой. В таких системах формируются особые информационные структуры, фиксирующие важные для целостности системы особенности ее взаимодействия со средой. Эти структуры выступают в функции программ поведения системы.

- Категории части и целого включают в свое содержание новые смыслы. При формировании новых уровней организации происходит перестройка прежней целостности, появление новых параметров порядка. Иначе говоря, необходимо, но недостаточно зафиксировать наличие системного качества целого, а следует дополнить это понимание идеей изменения видов системной целостности по мере развития системы.

- Новое понимание вещи и процессов взаимодействия. Традиционная для малых систем акцентировка (вещь как нечто первичное, а взаимодействие – это воздействие одной вещи на другую) сменяется представлениями о возникновении самих вещей в результате определенных взаимодействий. Вещь-система предстает в качестве процесса постоянного обмена веществом, энергией и информацией с внешней средой, как своеобразная неизменная структура в варьируемых взаимодействиях со средой. А усложнение системы в ходе развития, связанное с появлением новых уровней организации, выступает как процесс перехода от одного типа саморегуляции к другому.

- Новое понимание категории «причинность». Она связывается с представлениями о превращении возможности в действительность. Целевая причинность, понятая как характеристика саморегуляции и воспроизводства системы, дополняется идеей направленности развития. Случайные флуктуации в фазе перестройки системы (в точках бифуркации) формируют аттракторы – совокупность внутренних и внешних условий, способствующих «выбору» самоорганизующейся системой одного из вариантов устойчивого развития; идеальное конечное состояние, к которому стремится система в своем развитии. Аттракторы в качестве своего рода программ-целей ведут систему к некоторому новому состоянию и изменяют возможности (вероятности) возникновения других ее состояний. Спектр направлений эволюции системы после возникновения аттракторов трансформируется, некоторые, ранее возможные направления становятся закрытыми.