prosdo.ru 1 2 3
Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным


Е.Н. КНЯЗЕВА, С.П. КУРДЮМОВ
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 разный 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).

В настоящей статье нам хотелось бы представить философской общест­венности некоторые синергетические идеи и их мировоззренческие следствия, развиваемые в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша и Институте математического моделирования РАН, на факультете ВМК МГУ.

Основные представления синергетики

Синергетика разрушает многие наши привычные представления. Вплоть до настоящего времени многих пугает хаос. Еще в мифологии, он уподоблялся зияющей бездне, Хаос представлялся сугубо деструктивным началом мира. Казалось, что он ведет в никуда. Случайность тщательно изгонялась из научных теорий. Она считалась второстепенным, побочным, не имеющим принципиального значения фактором. Существовало убеждение, что случайности никак не сказываются, забываются, стираются, не оставляют следа в общем течении событий природы, науки, культуры. А мир, в котором мы живем, рассматривался как не зависящий ни от микрофлуктуаций на нижележащих уровняй бытия, ни от малых влияний космоса.


Довольно прочно укоренен миф о том, что единичное человеческое усилие не может иметь видимого влияния на ход истории, что деятельность каждого отдельного человека несущественна для макросоциальных процессов.

Неравновесность и неустойчивость воспринимались позиции классического разума как досадные неприятности, которые должны быть преодолены. Это нечто негативное, разрушительное, сбивающее с пути, с правильной траектории.

Развитие понималось как поступательное, без альтернатив. Считалось, что пройденное представляет лишь исторический интерес. Если и есть возвраты к старому, то они являют собой диалектическое снятие предыдущего уровня и , имеют новую основу. Если и есть альтернативы, то они всего лишь случайные отклонения от магистрального течения, подчинены этому течению, определяе­мому объективными законами универсума. Все альтернативы в конечном счете сводятся, вливаются, поглощаются главным течением событий.

Картина мира, рисуемая классическим разумом, - это мир, жестко связанный причинно-следственными связями. Причем причинные цепи имеют линейный характер, а следствие если не тождественно причине, то по крайней мере пропорционально ей. По причинным цепям ход развития может быть просчитан , неограниченно в прошлое и будущее. Развитие ретросказуемо и предсказуемо. Настоящее определяется прошлым, а будущее - настоящим и прошлым.

Классический, традиционный подход к управлению сложными системами осно­вывался на представлении, согласно которому результат внешнего управляю­щего воздействия есть однозначное и линейное, предсказуемое следствие при­ложенных усилий, что соответствует схеме: управляющее воздействие ® желаемый результат. Чем больше вкладываешь энергии, тем больше будто бы и отдача. Однако “а практике многие усилия оказываются тщетными, "уходят в песок" или даже приносят вред, если они противостоят собственным тенденциям саморазвития сложноорганизованных систем.

Один из господствующих по сей день мифов линейного мышления - это представление о том, что процессы бурного роста (возрастание народонаселения земного шара, рост знания, "экономическое чудо") происходят по экспоненте. На самом деле. большинство процессов лавинообразного роста происходят не по экспоненте, а в так называемом режиме с обострением (о нем пойдет речь ниже), когда рассматриваемые величины хотя бы часть времени изменяются по закону неограниченного возрастания за конечное время.


Синергетика поражает необычными идеями и представлениями. Поворачивая магический кристалл знания иной гранью, она учит нас видеть мир по-другому. Во-первых, становится очевидным, что сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития. Скорее необходимо понять, как способствовать их собственным тенденциям развития, как выводить системы на эти пути. В наиболее общем плане важно понять законы совместной жизни природы и человечества, их коэволюции. Проблема управляемого развития принимает, таким образом, форму проблемы самоуправляемого развития. Во-вторых, синергетика демонстрирует нам, каким образом и почему хаос может выступать в качестве созидающего начала, конструктивного механизма эволюции, как из хаоса собственными силами может развиться новая организация.

Через хаос осуществляется связь разных уровней организации. В соответст­вующие моменты - моменты неустойчивости - малые возмущения, флуктуации могут разрастаться в макроструктуры. Из этого общего представления следует, в частности, что усилия, действия отдельного человека не бесплодны, они отнюдь не всегда полностью растворены, нивелированы в общем движении социума. В особых состояниях неустойчивости социальной среды действия каж­дого отдельного человека могут влиять на макросоциальные процессы. Отсюда вытекает необходимость ocoзнaния кaждым человеком огромного груза, ответственности за судьбу всей социальной системы, всего общества.

В-третьих, синергетика свидетельствует о том, что для сложных систем, как правило, существует несколько альтернативных путей развития. Неединствен­ность эволюционного пути, отсутствие жесткой предопределенности сужает основу для позиции пессимизма эсхатологического толка. Укрепляется надежда на возможность выбора путей дальнейшего развития, причем таких, которые устраивали бы человека и вместе с тем не являлись бы разрушительными для природы.

Хотя путей эволюции (целей развития) много, но с выбором пути в точках ветвления (точках бифуркаций), т.е. на определенных стадиях эволюции, прояв­ляет себя некая предопределенность, преддетерминированность развертывания процессов.. Настоящее состояние системы определяется не только ее прошлым, ее историей, но и строится, формируется из будущего, в соответствии с грядущим порядком. Что касается человека, то именно явные осознанные и скры­тые подсознательные установки определяют его поведение сегодня.


В-четвертых, синергетика открывает новые принципы суперпозиции, сборки сложного эволюционного целого из частей, построения сложных развивающихся структур из простых. Объединение структур не сводится к их простому сложению: имеет место перекрытие областей локализации структур с дефектом энергии. Целое уже не равно сумме частей. Вообще говоря, оно не больше и не меньше суммы частей, оно качественно иное. Появляется новый принцип согласования частей в целое: установление общего темпа развития входящих в целое частей (сосуществование структур разного возраста в одном темпомире).

Понимание общих принципов организации эволюционного целого имеет большое значение для выработки правильных подходов к построению сложных социальных, геополитических целостностей, к объединению стран, находящихся на разных уровнях развития, в мировое сообщество.

В-пятых, синергетика дает знание о том, как надлежащим образом опериро­вать со сложными системами и как эффективно управлять ими. Оказывается, главное - не сила, а правильная топологическая конфигурация, архитектура воздействия на сложную систему (среду). Малые, но правильно организованные -резонансные - воздействия на сложные системы чрезвычайно эффективны. Поразительно, что это свойство сложной организации было угадано еще тысяче­летия назад родоначальником даосизма Лао-цзы в выражено в вечно озада­чивающей нас форме: слабое побеждает сильное, мягкое побеждает твердое, тихое побеждает громкое и т.д.

В-шестых, синергетика раскрывает закономерности и условия протекания быстрых, лавинообразных процессов и Процессов, нелинейного, самостимулирующего роста. Важно понять, как можно инициировать такого рода процессы в открытых нелинейных, средах, например, в среде экономической, и какие су­ществуют требования, позволяющие избегать вероятностного распада сложных структур вблизи моментом максимального развития.

Среда как носитель будущих форм организации

Что, казалось бы, может быть общего между кристаллами горения в неживых природных средах и пламенем творческого вдохновения внутри нас? Между внутренними тенденциями течения процессов в плазме и путями саморазвития событий в социуме? Между конкуренцией мод лазерного излучения, игрой «Жизнь» и ироничным ходом истории?


именно такие структуры (спирали или правильные шестигранные ячейки). Вообще говоря, это - одна из загадок, которую не могли решить древние: почему совершенное, гладкое, однородное целое вдруг распадается на какие-то локализованные части? Кто его так "портит"?

Внутренний механизм формирования структур и эволюции (перестройки, достраивания, объединения и распада) сложных структур составляет фундаментальная борьба, или игра, двух противоположных начал. Одно из начал -рассеивающий, разбрасывающий фактор самой различной природы (диффузия, дисперсия, гидродинамика и т.д.). Если имеет место, скажем, диффузия, то это может быть Диффузия нейтронов, диффузия (распространение) знаний или же болезней. А другое начало- работа источника создает неоднородности в сплош­ной среде. В качестве такового может выступать активная среда в атомном реакторе, создающая лавинообразный поток нейтронов, источник знаний или же очаг болезней. .

Синергетика позволяет сиять некие психологические барьеры, страх перед сложными системами. И эта надежда на описание сложного относительно прос­тым образом небезосновательна. Результаты математического моделирования и вычислительного эксперимента свидетельствуют о том, что даже относительно простые модельные нелинейные уравнения с нелинейными источниками и стока­ми (которые отражают особенности открытых систем) описывают очень сложное поведение: содержат большое количество типов структур, к которым при разных начальных воздействиях идут процессы. Поэтому есть основания предполагать, что сверхсложная, бесконечномерная, хаотизированная на уровне элементов, скажем социоприродная, среда (среда, которая ведет себя по-разному в каждом локусе) может описываться, как и всякая открытая нелинейная среда, не­большим числом фундаментальных идей и образов, затем, возможно, и математических уравнений, определяющих общие тенденции развертывания процессов в ней. .

Возникает представление о структурах-аттракторах эволюции. Если система (среда) попадает в поле притяжения определенного аттрактора, то она неиз­бежно эволюционирует к этому относительно устойчивому состоянию (струк­туре). С определенного класса начальных возмущений системы (среды) имеет место выход на эту структуру. Парадоксально, но- будущее состояние системы (среды) как бы притягивает, организует, формирует, изменяет наличное ее состояние. Будущее "временит" настоящее.


Тогда как в большинстве работ по проблемам самоорганизации под аттракторами понимаются изображения относительно устойчивых состояний системы в фазовом пространстве, мы называем аттракторами те реальные структуры в открытых нелинейных средах, на которые выходят процессы эволюции в этих средах в результате затухания и них переходных процессов. Подчеркивая это, мы употребляем целостное новообразование - структуры-аттракторы.

Структуры-аттракторы, направленности или цели относительно просты по, сравнению со сложным (запутанным, хаотическим, неустоявшимся) ходом промежуточных процессов в этой среде. Выход на относительно простые, сим­метричные структуры-аттракторы означает свертывание сложного. На этом основании появляется возможность прогнозирования, учитывая: а) "цели" процессов (структуры-аттракторы); б) общие тенденции развертывания процессов в целостных системах (средах) и в) преследуемый человеком идеал.

Эти основополагающие результаты, отработанные на простых математи­ческих моделях, составляют твердую основу развиваемого синергетического мировидения, выражаясь в терминах И. Лакатоса, "жесткое ядро" предлагаемой исследовательской программы. Возможные приложения синергетики к понима­нию сложных феноменов психики и креативности человека бурного экономиче­ского роста, всплесков в развитии культуры имеют характер гипотетических достраиваний, рассуждений философского толка. Выходящих далеко за пределы математически жестко доказанного. В таких случаях строятся предполо­жительные модели развития процессов в сложных средах, т.е. рассуждения ведутся, как если бы эти процессы могли идти не вообще в мире, а на некоторой открытой нелинейной среде. В результате "жесткое ядро" обрастает довольно расплывчатым поясом гипотез. Это подвижная и постоянно растущая оболочка гипотез вполне правомерна, если не забывать, что под ней остается нечто жестко доказанное, выведенное в виде математических теорем.

К примеру, задача получения спектра структур открытой нелинейной среды решена пока только в частных случаях. Поэтому здесь открывается огромное поде поиска. Синергетикой может быть инициирована постановка перед соответствующими учеными-специалистами фундаментальной проблемы -определить спектры структур-аттракторов, которые могут самоподдерживаться в качестве метастабильно устойчивых в открытых нелинейных средах самой различной природы (биологической, экономической и политической).


Образ открытой среды

Класс систем, способных к самоорганизации, то открытые и нелинейные системы. Открытость системы означает наличие в ней источников и стоков, обмена веществом и энергией с окружающей средой. Причем, когда речь идет об источнике, обычно возникает образ некоего точечного или, во всяком случае, локализованного источника. Например, ключ дает начало ручью и далее, возможно полноводной реке. Иначе обстоит дело в случае самоорганизующихся систем. Источники и стоки имеют место в каждой точке таких систем. Это, как говорят, - объёмные источники и стоки. Процессы обмена происходят не только через границы самоорганизующейся системы, но ив каждой точке данной системы.

Чтобы уяснить себе суть происходящих в такого рода открытых системах (средах) процессов, представьте себе две прилегающие друг к другу и взаи­мопроникающие среды (или два. качественно отличающиеся слоя, уровня одной и той ;же среды). В одной среде разыгрываются основные, интересующие нас процессы, а другая прилегает к. первой в каждой точке и служит для нее некоторой питающей, поддерживающей основой. В каждой точке этой среды происходят процессы обмена; постоянно притекают какие-то необходимые вещества и проводятся продукты обмена. Такой системой является, к примеру, кора головного мозга, пронизанная сосудами, питающими мозг. Только благодаря этой универсальной подложке становятся возможными сложные нейродинамические процессы в сети нейронов головного мозга. По сути дела, также и всякий город имеет своего рода "кровеносную систему" - разветвленную инфраструктуру (транспорт, связь и т. п.), которая обеспечивает определенное состояние городской жизни в каждой его точке.

Открытость системы - необходимое, но не достаточное условие для ее 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 (работы объемного источника), и рассеивающего, размывающего неоднородности начала самой различной приро­ды. Рассеивающее начало в открытой 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 само­развития 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 проявление хаоса, постольку хаос на микроуровне - это не фактор разрушения, а сила, выводящая на аттрактор, на тенденцию самоструктурирования нелинейной среды.

Эффект создания структур в открытой нелинейной среде связывают с эффектом локализации. Сугубо внутренний и спонтанный эффект локализации порождается, таким образом, именно неравновесностью и открытостью системы. Причем роль источников и стоков энергии неравноценна. За счет стоков могут образовываться Стационарные структуры. В большинстве моделей изучаются именно такие "застывшие" на стоках структуры. В данном случае внимание направлено на иного рода эффект локализации -на создание нестационарных (эволюционирующих) структур за счет нелинейных источников энергии.



следующая страница >>