загрузка...

2. Родь нелинейной динамики и синергетики в развитии современных представлений об исторически развивающихся системах

Разработанная в 1970-х гг. бельгийскими учеными Германом Николи- сом и лауреатом Нобелевской премии Ильей Пригожиным, а также лауреатом Нобелевской премии Мартином Эйгеном (ФРГ) концепция синергетики (от греч. эупещеШюБ — совместный, согласованно действующий; термин ввел Герман Хакен в 1977 г. в своей книге «Синергетика», написанной под влиянием работ Пригожина и Николи- са) вносит значительный вклад в борьбу с механицизмом, позволяет объединить данные научного знания на основе некоторых новых положений, которые являются, по существу, развитием и конкретизацией диалектического метода.

Синергетика не новая наука, она является новой общенаучной исследовательской программой. В соответствии с ней основанием самоорганизации любых диссипативных (неравновесных и неоднородных) систем являются связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологической, физико-химической и др.) благодаря интенсивному (потоковому) обмену ве-ществом и энергией с окружающей средой. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень ее упорядоченности, т. е. уменьшается энтропия (так называемая самоорганизация). Основа синергетики — термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн.

В частности, использование синергетики позволило найти новые и весьма веские аргументы естественно-научного характера в пользу идеи происхождения живого из неживого. Николис и Пригожин прямо указывают, что их воззрения направлены против неовитализма, в котором «жизненные процессы были поставлены вне природы, вне физических законов. Так, живым организмам пытались приписать случайный характер, представляя происхождение жизни как ре-зультат чрезвычайно маловероятных событий» [75, с. 24]. Критикуя Ж. Моно, абсолютизировавшего роль случайных факторов в возник-новении и развитии жизни, они пишут: «С такой позиции само существование жизни представлялось бы в виде непрекращающейся борьбы целой армии демонов Максвелла против законов физики, во имя поддержания чрезвычайно маловероятных условий...». Нет никакого чуда в том, что маловероятный процесс эволюции неживого к живому на Земле осуществился за столь короткий срок (около 2,5 миллиарда лет). Пригожин и Николис обосновывают взгляд на биологические процессы как на следующие «из законов физики, присущих нелинейным системам, находящимся в существенно неравновесных условиях. Именно эти специфические черты позволяют использовать потоки энергии и вещества для построения и поддержания структурной упорядоченности» [75, с. 2А |.

Изучая микрофизичсские основания биологических (прежде всего, генетических) процессов, 11пколис и Пригожин пришли к выводу, что «в качестве движущей силы эволюции следует рассматривать энергетическую диссипацию» |75, с. 456] (последняя означает в их формулировке неравномерность распределения энергии в пространстве физических систем). 11 и кол не и Пригожин рассматривают свою концепцию как дальнейший анализ термодинамических закономерностей в плане развития тех эволюционных идей, которые внесли эти закономерности в физику, распространяя их на всю природу. Объясняя смысл использования понятия «диссипативные структуры», авторы указывают, что этот термин введен для того, «чтобы подчеркнуть их отличие от равновесных структур. Диссипативные структуры (примером подобных может служить город. — В. О.) являют собой пора-зительный пример, демонстрирующий способность неравновесности служить источником упорядоченности. Механизм образования диссипативных структур следует четко отличать от механизма формирования равновесных структур, основанного на больцмановском принципе упорядоченности» [75, с. 76]. Последний принцип имеет отношение к замкнутым системам, не характеризующимся внутренними флуктуациями структуры и поэтому стремящимся от неравновесного состояния ко все более равновесному, неупорядоченному (процесс возрастания энтропии). Для таких систем «вероятность возникновения когерентного движения более чем 1020 молекул практически равна нулю». Это обстоятельство означает практическую невозможность возникновения живого. Николис и Пригожин высказали предполо-жение, что если «всегда имеющие место конвективные потоки флук- туационного происхождения ниже некоторого критического значения градиента температуры уменьшаются и исчезают», то «при градиентах температуры, превышающих критическое значение, некоторые флуктуации усиливаются и приводят к макроскопическому потоку. Таким образом, возникает новый молекулярный порядок, в принципе соответствующий макроскопической флуктуации, стабилизированной за счет обмена энергией с внешней средой. Такой порядок характеризуется возникновением диссипативных структур» [75, с. 14]. Дисси-пативная структура — это своеобразная устойчивость неустойчивости.

Авторы противопоставляют свой метод исследования как «стохастический» детерминистскому методу, отождествляемому ими с причинным [75, с. 234]. В связи с этим, несмотря на широкое использование Пригожиным и Николисом математического аппарата, обрисовывающего общую форму взаимодействий в диссипативных структурах, содержание детерминационных отношений, приводящих к возникновению и эволюции диссипативных структур, остается в тени, за рамками концепции. Поэтому достаточно неясны и взгляды авторов на характер непроизвольных мутаций (здесь явно чувствуется противопоставление случайного и детерминированного): «Спонтанная флуктуация, или мутация, не может быть учтена заранее в детерминистском уравнении, которое получено в результате статистического усреднения по большому числу элементов. Скорее такая мутация обусловлена каким-то стохастическим процессом, который можно изучать независимо» [75, с. 453]. Вместе с тем, необходимо отдать должное концепции Николиса и Пригожина как первой попытке выяснить молекулярные основания эволюции физических и биологических систем на пути к объяснению закономерностей эволюции социальных систем. Кроме того, воспроизводя в новой форме, с использованием серьезного математического аппарата, диалектико-материалистическое мировоззрение и методологию, авторы синергетики вооружили этой методологией точные науки, которым язык математики более понятен и близок, чем абстрактные философские формулы.

Основываясь на идеях Пригожина, М. Эйген пришел к выводу, что первые этапы биологической самоорганизации — начало жизни — связаны с особым типом организации предбиологических систем: «Это не столько организация в физическом (т. е. геометрическом) пространстве, сколько функциональная упорядоченность в невероятном разнообразии химических соединений, возможно, находящихся в гомогенной фазе». Эйген не склонен вслед за Пригожиным сводить процесс самоорганизации систем к термодинамическому взаимодействию: «Нам нужна организация в другом пространстве, которое может быть названо информационным пространством. Эта упорядоченность тоже будет основана на принципе Пригожина — Гленсдорфа, которому я придаю большое значение, но его использование потребует новых параметров и может вывести нас за пределы современной термодинамической теории» [122, с. 35].

Отождествляя детерминизм с одно-однозначной причинностью, Эйген уделяет большое внимание доказательству того, что жизнь не могла возникнуть и эволюционировать, подчиняясь такой зависимости. Возможности эволюционной изменчивости несоизмеримо большие, чем их конкретное использование эволюционным процессом: «Молекула ДНК, в которой записана вся генетическая информация клетки кишечной бактерии, состоит из 4x106 элементов.

Последовательность такого числа букв соответствует книге объемом в 1500 мелко набранных страниц. Число альтернативных последовательностей составляет здесьпри мери о 10 100 000» [121, с. 21]. И вот из этого нево-образимого числа возможных вариантов эволюция использует лишь два-три.

Не принимая лапласовский детерминизм, Эйген отбрасывает и абсолютную случайность как основной фактор эволюции (выступая в связи с этим против концепции Ж. Моно). Однако, как уже было выяснено, проблема соотношения необходимого и случайного в развитии неразрешима без привлечения теории диалектического детерминизма. В связи с этим Эйген оказывается в затруднительном положении. С одной стороны, опираясь из работы Е. Вигнера, он утверждает, что вероятность «случайной сборки» живого из неживого исчезающе мала: «Никакое сложное состояние материи, которое мы теперь называем живым, не может возникнуть в результате случайной сборки» [122, с. 14]. С другой стороны, отрицая строгое детерминирование процесса возникновения живого, Эйген вынужден заявить прямо противопо-ложное: «Эволюция должна начаться со случайных событий. “Внача-ле” — каков бы ни был точный смысл этого понятия, — по-видимому, имелся молекулярный хаос, и в гигантском многообразии химических соединений не было никакой функциональной организации. Таким образом, самоорганизация материи, которую мы связываем с “возникновением жизни”, должна была начаться со случайных событий» [122, с. 13].

Как видим, здесь не многое добавлено к онтологии древнегреческой философии, постулировавшей хаос в качестве исходного состояния мира. Такой подход трудно согласовать с выводом Эйгена: «Процесс возникновения жизни связан с проявлениями ряда свойств, причем все эти свойства поддаются однозначному физическому обоснова-нию. Предварительные условия для проявления этих свойств, по-ви-димому, выполнялись шаг за шагом, так что “возникновение жизни”, как и эволюцию видов, нельзя представить в виде однократного акта творения» [122, с. 207]. Однако если каждый такой акт — случайность, то эволюция представляет собой цепь случайностей. Справедливости ради следует отметить, что Эйген вплотную подошел к раскрытию случайности как формы проявления необходимости эволюционного процесса, попытался установить диалектическую связь между необходимостью эволюционного процесса в целом и случайностью структурной организации каждой отдельной популяции [122, с. 207].

Случайность в действительности не является чем-то самодовлеющим, а представляет собой отклонение в пределах заданной необходимостью меры. Однако Эйген не может полностью овладеть этой диалектикой необходимости и случайности в связи с представлением о случайности как о чем-то недетерминированном (беспричинном) [122, с. 75]. В результате ученый ограничивается указанием на слу-чайность, не пытаясь определить сущность и источник случайного в эволюционном процессе. Убежденность в том, что «единичным процессам соответствуют стохастические законы, макроскопическим — детерминистская теория» [121, с. 49], вновь приводит к про-тивопоставлению необходимости и случайности, зачеркивает их диа-лектическое единство.

Увлеченность термодинамическими параметрами эволюционного процесса обусловливает вывод Эйгена: «Теория Дарвина оказывается оптимальным принципом, вытекающим из определенных физических предпосылок, а вовсе не “несводимым” феноменом, который относится только к биосфере. Критерий устойчивости Пригожина — Гленсдорфа связывает эту теорию с термодинамической теорией стационарных состояний» [122, с. 204]. И далее: «Детальный анализ механизмов вос-произведения нуклеиновых кислот и белков не дает... оснований для гипотезы о существовании... сил или взаимодействий, присущих только явлениям жизни» [122, с. 207].

Эйген смешивает вопрос о связи биологических процессов с физико-химическими, с вопросом о сводимости первых ко вторым. Так, начав борьбу с неовитализмом и добившись на этом пути значительных результатов, ученый на основании сведения детерминизма к од-нозначной причинности не обнаруживает никаких специфических детерминантов живого и впадает в другую крайность — физикализм. В конце XX в. это направление вновь вошло на Западе в моду. К физическому взаимодействию пытаются свести психические процессы и таким образом снять основной вопрос философии — противопоставление материального и идеального начал, упразднить философию. Например, английский психолог Дж. Смарт, определив кредо физикализма: «Не существует ничего, кроме сущностей физики, и никого, чье поведение не подчинялось бы исключительно физическим законам», делает заключение: «Физикализм — это онтологический тезис, и он включает в себя монистическое решение проблемы духа и тела» [136, с. 403].

Рассмотренный материал показывает, что методологию синергетики необходимо использовать в ее субординации с диалектико-материалистическим методом как всеобщим. В противном случае возможны ошибки в интерпретации научных данных.

И. Пригожин, исследовавший возникновение упорядоченных структур в открытых неравновесных системах, показал, что здесь причиной порядка является неустойчивость системы. Флуктуации, которые обычно гасятся, при определенных граничных условиях могут стабилизироваться (флуктуационные конвективные потоки в случае бенаровской неустойчивости могут быть поддержаны градиентом температур). Дальний надмолекулярный порядок возникает и поддерживается, поскольку диссипация энергии компенсируется за счет притока энергии извне.

ДЛЯ описания таких процессов И. Пригожин и ввел понятие диссипативных структур и построил на основе их рассмотрения термодинамику открытых неравновесных систем, обозначившую пределы применимости классической термодинамики. Новая термодинамика является обобщением классической: локальное уменьшение энтропии при образовании диссипативных структур компенсируется повышением энтропии в среде за счет передачи ей энтропии, произведенной в системе. Описываемые термодинамикой Пригожина неравновесные процессы в открытых системах при своей необратимости характеризуются увеличением упорядоченности, а не ее убыванием, что характерно для необратимых процессов в системах, описываемых классической термодинамикой.

Необратимость при самоорганизации связана с тем, что в критической области неустойчивость среды приводит к появлению так называемых бифуркаций. «В принципе бифуркации есть не что иное, как возникновение при некотором критическом значении параметра нового решения уравнений... Любое описание системы, претерпевающей бифуркации, включает и детерминистский, и вероятностный элементы... Между двумя точками бифуркации в системе выполняются детерминистические законы, например, законы химической кинетики, но в окрестностях точек бифуркации существенную роль играют флуктуации, и именно они “выбирают” ветвь, которой будет следовать система».

Учитывая то обстоятельство, что система по мере удаления от равновесия проходит ряд бифуркаций, всякий раз «случайным» образом реализуя одну из веера возможностей, И. Пригожин отмечает, что в физику и химию входит «история», поскольку лишь знание предшествующей истории движения системы при последовательных бифуркациях обеспечивает объяснение ее положения в настоящем.

Суть идеи прекрасно сформулирована в рассказе Рея Брэдбери «И грянул гром».

Начальные отклонения с течением времени нарастают, малые причины приводят к большим следствиям.

<< | >>
Источник: Огородников В. П.. История и философия науки. (Учебное пособие для аспирантов). 2011

Еще по теме 2. Родь нелинейной динамики и синергетики в развитии современных представлений об исторически развивающихся системах:

  1. § 3. Представления о возрастной динамике и периодизации развития Д.Б. Эльконина
  2. 1.1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О СУЩНОСТИ БАНКА С ПОЗИЦИЙ ЕГО ИСТОРИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
  3. 2. ОТРАСЛЕВАЯ СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ДИНАМИКА ЕЕ РАЗВИТИЯ НА РУБЕЖЕ XX-XXI ВВ.
  4. 5. Родь науки в преолодении современных глобальных кризисов
  5. 1. Современная философия науки как изучение обших закономерностей научного познания в его историческом развитии
  6. ГЛАВА 1 СОДЕРЖАНИЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ КРЕДИТОВАНИЯ В РОССИИ
  7. 1.2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СУЩНОСТИ БАНКА
  8. 3.2. Анализ проявления неопределенности и риска в динамике экономического развития АПК региона
  9. § 5. Динамика и тенденции развития мировой экономики в конце XX— начале XXI в. 1.
  10. Глава 4. Динамика инвестиционного процесса на переходном этапе развития российской экономики