Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным

КНЯЗЕВА Е.Н., КУРДЮМОВ С.П.

Вопросы философии. № 12, 1992.

СИНЕРГЕТИКА КАК НОВОЕ МИРОВИДЕНИЕ: ДИАЛОГ С И. ПРИГОЖИНЫМ

Феномены самоорганизации, нелинейности, глобальной эволюции неоднократно выступали в качестве предмета обсуждений на страницах журнала "Вопросы философии". Широкое распространение получили представления о становлении порядка через хаос, бифуркационных изменениях, необратимости времени, неустойчивости как фундаментальной характеристике эволюционных процессов благодаря опубликованным в нашей стране книгам И. Пригожина и его коллег из Брюссельского Свободного университета, прежде всего Г. Николиса, И. Стенгерс, А. Баблоянц. Обратим внимание читателей также на менее известную в нашей стране Шпрингеровскую серию книг по синергетике, в рамках которой под общей редакцией Г. Хакена начиная с 1979 г. издано уже более 50 томов по самым разным аспектам динамики самоорганизации в природных, социальных и когнитивных системах. В последнее время появились фундаментальные коллективные исследования тех революционных изменений в картине мира, методологических основаниях науки, в самом стиле научного мышления, которые происходят в связи с развитием теории самоорганизации (синергетики).

 

Образ открытой среды

Класс систем, способных к самоорганизации, это открытые нелинейные системы. Открытость системы означает наличие в ней источников и стоков, обмена веществом и энергией с окружающей средой.

Открытость системы необходимое, но не достаточное условие для самоорганизации: т.е. всякая самоорганизующаяся система открыта, но не всякая открытая система самоорганизуется, строит структуры. Все зависит от взаимной игры, соревнования двух противоположных начал: создающего структуры, наращивающего неоднородности в сплошной среде, и рассеивающего, размывающего неоднородности начала самой различной природы. Рассеивающее начало в неоднородной системе может пересиливать, перебарывать работу источника, размывать все неоднородности, создаваемые им. В таком режиме структуры не могут возникнуть.

Но с другой стороны, и при полном отсутствии диссипации, организация спонтанно возникнуть не может. Необходимо понять роль диссипации (зла) как фактора выедания лишнего и поэтому как необходимого элемента для самоорганизации мира. Диссипация в среде с нелинейными источниками играет роль резца, которым скульптор постепенно, но целенаправленно отсекает все лишнее от каменной глыбы. А поскольку диссипативные процессы, рассеяние есть, по сути дела, макроскопическое появление хаоса, поскольку хаос на макроуровне это не фактор разрушения, а сила, выводящая на аттрактор, на тенденцию самоструктурирования нелинейной среды.

Мировозренческий смысл понятия нелинейности "Нелинейность" фундаментальный концептуальный узел новой парадигмы. Можно даже, пожалуй, сказать, что новая парадигма есть парадигма нелинейности. Поэтому представляется важным развернуть в том числе и наиболее общий, мировоззренческий смысл понятия.

Нелинейность в математическом смысле означает определенный вид математических уравнений, содержащих искомые величины в степенях больше 1 или коэффициенты, зависящие от свойств среды.

Нелинейные уравнения могут иметь несколько (более одного)качественно различных решений. Отсюда вытекает физический смысл нелинейности. Множеству решений нелинейного уравнения соответствует множество путей эволюции системы, описываемой этими уравнениями (нелинейной системы).

Здесь имеется существенное отличие излагаемой позиции от позиции И. Пригожина. В книге И. Пригожина и И. Стингерс разные пути эволюции связываются прежде всего с бифуркациями при изменении констант среды. То есть в дифференциальных уравнениях меняется некоторый управляющий параметр, и при некотором критическом значении этого параметра термодинамическая ветвь теряет устойчивость и возникают, как минимум, два различных направлениия развития.

Описываемое здесь И. Пригожиным ветвление путей эволюции хорошо известно среди математиков, хотя для многих этот процесс может показаться удивительным. Особенности нелинейного мира состоят в том, что при определенном диапазоне изменений среды и параметров нелинейных уравнений не происходит качественного изменения картины процесса. Несмотря на количественное варьирование констант, сохраняется притяжение того же аттрактора, процесс скатывается на ту же самую структуру, на тот же самый режим движения системы. Но если мы перешагнули некоторое пороговое изменение, превзошли критическое значение параметров, то режим движения системы качественно меняется: она попадает в область притяжения другого аттрактора. Картина интегральных кривых на фазовой плоскости качественно перестраивается.

Превращение становиться вполне очевидным. Ведь изменения параметров нелинейных уравнений сверх критических значений, по сути дела, создает возможность уйти в иную среду, в иной мир. А если качественно меняется среда, будь то среда физических взаимодействий, химических реакций или же среда обитания живых организмов, то совершенно естественно ожидать появления новых возможностей: новых структур, новых путей эволюции, бифуркаций.

В мировоззренческом плане идея нелинейности может быть эксплицирована посредством: идеи многовариантности, альтернативности, как часто говорят сейчас, путей эволюции (подчеркнем, что множество путей развертывания процессов характерно даже для

· одной и той же, неменяющейся открытой нелинейной среды);

· идеи выбора из данных альтернатив;

· идеи темпа эволюции(скорости развития процессов в среде);

· идеи необратимости эволюции.

Особенности феномена нелинейности состоят в следующем.

Во первых, благодаря нелинейности имеет силу важнейший принцип "разрастания" малого, или "усиления флуктуаций". При определенных условиях (далее будет показано при каких именно) нелинейность может усиливать флуктуации, значит делать малое отличие большим, макроскопическим по последствиям.

Во вторых, определенные классы открытых нелинейных систем демонстрируют другое важное свойство пороговость чувствительности. Ниже порога все уменьшается, стирается, забывается, не оставляет никаких следов в природе, науке культуре, а выше порога, наоборот, все многократно возрастает.

В третьих, нелинейность порождает своего рода квантовый эффект дискретность путей эволюции нелинейных систем (сред).То есть на данной нелинейной среде возможен отнюдь не любой путь эволюции, а лишь определенный спектр путей. Выше отмеченная пороговость чувствительности определенных классов нелинейных систем, кстати, также является показателем квантовости.

В четвертых, нелинейность означает возможность неожиданных, называемых в философии эмерджетными, изменений направления движения процессов. Нелинейность процессов делает принципиально ненадежными и недостаточными весьма распространенные до сих пор прогнозы экстраполяции от наличного. Ибо развитие совершается через случайность выбора пути в момент бифуркации, а сама случайность (такова она уж по природе) обычно не повторяется вновь.

 

Режимы с обострением

За нелинейностью, кроме того, стоит представление о возможности на определенных стадиях сверхбыстрого развития процессов. В основе механизма такого развития лежит нелинейная положительная обратная связь. Об этом стоит сказать несколько поподробнее, ибо идея нелинейной положительной обратной связи является для данной области обобщающей.

Хорошо известно, например, к чему приводит отрицательная обратная связь. Она дает стабилизирующий эффект, заставляет систему вернуться к состоянию равновесия. А что дает положительная обратная связь? На первый взгляд кажется, что она приводит лишь к разрушению, к раскачке, уводит систему от состояния равновесия, к неустойчивости, а неустойчивость не представляет интереса.

На самом деле сейчас внимание школы Пригожина и многих других групп исследователей направлено как раз на изучение нестабильного, меняющегося, развивающегося мира. А это и есть своего рода неустойчивость. Без неустойчивости нет развития. Нелинейная положительная связь важнейший элемент в моделях автокаталитических процессов самой различной природы.

Изучение так называемых режимов с обострением (blow up) это режимы сверхбыстрого нарастания процессов в открытых нелинейных средах, при которых характерные величины (например, температура, энергия или же денежный капитал) неограниченно возрастают за конечное время.

Методология "задач на обострение" позволяет с нетрадиционной точки зрения рассмотреть ряд классических задач механики, связанных с процессами сжатия, кумуляции, кавитации, коллапсов. Есть основания предположить, что возможны новые подходы к решению задач коллапса быстрого сжатия вещества, к химической кинетики, метеорологии (катастрофическим явлениям в атмосфере Земли), экологии (росту и вымиранию биологических популяций), нейрофизиологии (моделированию распространения сигналов по нейронным сетям), эпидемиологии (вспышкам инфекционных заболеваний), экономике (феноменам бурного экономического роста) и т.д. Во всех этих задачах, по видимому, работают механизмы положительной обратной связи, приводящие к режимам с обострением.

 

Еще раз о редукционизме

Пригожин утверждает, что сегодня наука не является редукционисткой. Конечно, редукционизм - это путь познания, который вызывает сомнения и опасения. Нужно избежать жесткого фикализма или механицизма, непосредственного сведения всего к законам простейших формообразований природы. Но современное знание все в большей степени базируется на сознательном применении высокоабстрактных моделей, отражающих абстрактные свойства открытых нелинейных систем на различных уровнях организации мира. И, кроме того, содержание термина редукционизм изменилось.

Недопустим редукционизм механистический, т.е. фактическое отрицание специфичности более сложного, сведения целого к сумме частей. Но правомерен диалектически понятный редукционизм как "использование фундаментальных законов более простых уровней с целью теоретического выведения (объяснения) качественной специфичности сложных образований.

Математическое моделирование сложных нелинейных систем, начинает нащупывать ныне тот класс объектов, для которых существуют мостики между мертвой и живой природой, между самодостраиванием нелинейно эволюционирующих структур и высшими проявлениями творческой интуиции человека. На определенном уровне абстракции начинает проступать некое принципиальное подобие рисунка событий, некая фундаментальная общность процессов, происходящих, казалось бы, в совершенно несопоставимых областях событийной реальности.

 

Новый образ детерминизма

 

Последняя часть утверждения И. Пригожина касается того, что современная наука перестала быть детерминистической. И с этим нельзя согласиться. Относительно детерминизма много говорилось выше. Сейчас только резюмируем сказанное. И Пригожин неоднократно подчеркивает, что режимы движения переключаются, пути эволюции реальных систем бифуркируют, многократно ветвятся, в моменты бифуркации играет роль случайность, и вследствие этого мир становится загадочным, непредсказуемым, неконтролируемым. В определенном смысле дело обстоит действительно так. Однако в настоящей статье развертывается центральная идея иного рода: наличие поля путей развития для открытых нелинейных сред, спектра структур, возбуждаемых различной топологией начальных воздействий на среду.

Случайность, малые флуктуации действительно могут сбить, отбросить с выбранного пути, приводят, вообще говоря, к сложным блужданиям по полю развития. Но в некотором смысле по крайней мере, на упрощенных математических моделях можно видеть все поле путей развития. Все возможные пути Дао открываются как бы с птичьего полета. Тогда становиться ясным, что ветвящиеся дороги эволюции ограничены. Конечно если работает случайность, то имеют место блуждания, но не какие угодно, а в рамках вполне определенного, детерминированного поля возможностей.

Управление теряет характер слепого вмешательства методом проб и ошибок или же упрямого насилования реальности, опасных действий против собственных тенденций систем, и строятся на основе знания того, что вообще возможно на данной среде. Управление начинает основываться на соединении вмешательства человека с существом внутренних тенденций развивающихся систем. Поэтому здесь появляется в некотором смысле высший тип детерминизма детерминизм с пониманием неоднозначности будущего и с возможностью выхода на желаемое будущее. Это детерминизм, который усиливает роль человека.

* * *

Таким образом, изложенные здесь представления о закономерностях самоорганизации и эволюции сложных систем в чем-то пересекаются со взглядами И. Пригожина. Но по ряду позиций нет согласия. Понимание механизмов самоорганизации корректируется и развивается. Существенное дополнение это раскрытие механизмов:

а) локализации процессов в среде в виде структур;

б) эволюции (синтеза и распада) нестационарных диссипативных структур;

в) внутренней устойчивости и неустойчивости эволюционных процессов на определенных стадиях их развертывания, т.е. исследование динамики развития процессов в режимах с обострением;

г) чередование этих стадий, различных режимов изменения состояний системы. Причем внутренние механизмы самоорганизации глубоко связаны с ролью хаоса на макроуровне и его конструктивным и деструктивным проявлениями на макроуровне.

 

КНЯЗЕВА Е.Н., КУРДЮМОВ С.П.

Вопросы философии. № 12, 1992.

СИНЕРГЕТИКА КАК НОВОЕ МИРОВИДЕНИЕ: ДИАЛОГ С И. ПРИГОЖИНЫМ

Феномены самоорганизации, нелинейности, глобальной эволюции неоднократно выступали в качестве предмета обсуждений на страницах журнала "Вопросы философии". Широкое распространение получили представления о становлении порядка через хаос, бифуркационных изменениях, необратимости времени, неустойчивости как фундаментальной характеристике эволюционных процессов благодаря опубликованным в нашей стране книгам И. Пригожина и его коллег из Брюссельского Свободного университета, прежде всего Г. Николиса, И. Стенгерс, А. Баблоянц. Обратим внимание читателей также на менее известную в нашей стране Шпрингеровскую серию книг по синергетике, в рамках которой под общей редакцией Г. Хакена начиная с 1979 г. издано уже более 50 томов по самым разным аспектам динамики самоорганизации в природных, социальных и когнитивных системах. В последнее время появились фундаментальные коллективные исследования тех революционных изменений в картине мира, методологических основаниях науки, в самом стиле научного мышления, которые происходят в связи с развитием теории самоорганизации (синергетики).