Жанр: Философия
Синергетика: становление нелинейного мышления
Добронравова И.С.
Синергетика: становление нелинейного мышления.
ВВЕДЕНИЕ
Человеческая деятельность стала оказывать необратимое
воздействие на природу значительно раньше, чем человек начал об
этом догадываться. Сейчас, когда глобальны сами масштабы этой
деятельности, необходимость приведения процесса освоения
природы в гармоничное соответствие с законами ее
функционирования становится условием существования
человечества.
К счастью, развитие современной науки создав адекватные
средства решения глобальных проблем, в том числе задач
возведения предметного мира, создаваемого человеком, на уровень
саморегуляции, характерный для живых систем. Только в 80-е
годы наука приблизилась к открытию законов, действие которых
обеспечивает целостность развивающихся природных систем. Об
этом свидетельствует создание синергетических теорий самоорганизации
сложных систем, а также единых теорий фундаментальных
физических взаимодействий Синергетика появляется
как научное направление, изучающее единую сущность самых
разных явлений, рассматриваемых как процесс перехода от
неупорядоченности к порядку. Это излучение лазера и морфогенез
гидры, автоволновые процессы в химических реакциях и биение
человеческого сердца, распространение информации в научном
сообществе и поведение плазмы в определенных температурных
режимах. Даже в космологических моделях, основанных на
единых теориях фундаментальных физических взаимодействий,
осуществляется синергетический подход к описанию начальных
этапов становления нашей Вселенной. Здесь повсюду имеет место
согласованное кооперативное движение элементов среды (атомов,
молекул, живых клеток и пр.), т. е. возникают устойчивые
структуры. Последние являются открытыми и достаточно активно
обмениваются энергией и веществом со сре-
дой. При этом в них понижается энтропия за счет повышения
энтропии в среде. Синергетика, математически описывая
необратимые качественные изменения, обеспечивающие переход
от простого к сложному, оказывается теоретическим описанием
развивающихся систем Изучение их имеет огромное значение,
потому что большинство интересующих нас систем - и мы сами,
и города, в которых мы живем, и, наконец, наша планета -
относится именно к такому типу
Возможности практического применения достижений
синергетики огромны и еще не до конца исследованы Например, в
ведении синергетики находится вся область когерентных
процессов, использование которых позволило создать голографию,
лазерную технику, безлинзовую и волоконную оптику
Синергетический подход к человеческому организму как
развивающейся целостной системе уже сейчас теоретически
обеспечивает первые шаги биорезонансной диагностики и терапии.
Однако новый подход требует пересмотра привычных для
классической и даже современной науки методологических
установок, сложившихся при изучении равновесных
изолированных систем. Так, автоволны как бы "забывают"
начальные условия своего возникновения. В этом их отличие от
механических систем, жестко зависящих от начальных условий
движения. В то же время само возникновение этих устойчивых
структур основано на неравновесности и является закреплением
случайного отклонения от равновесия, что поддерживается
какими-либо факторами: внутренними (химическая реакция,
диффузия) или внешними (поток энергии). Регресс
нереализовавшихся возможностей при выборе системой одного из
путей в точке их разветвления демонстрирует как наличие
необратимости качественных изменений, так и связанную с ними
диалектику прогресса и регресса, возможного и действительного в
развитии системы.
Переход точного естествознания к исследованию открытых
развивающихся систем, складывающихся как органическое целое,
выдвигает потребность диалектического понимания категорий
возможного и действительного, необходимого и случайного, части
и целого. Ведь становление самоорганизующейся целостности
задает способ поведения ее частей Так, при образовании цунами
рельеф морского дна на протяжении многих километров определяет
сохраняющуюся форму волны, т. е. движение всех капель
воды, входящих в эту гигантскую волну - солитон, движущуюся
как одно целое Для физики и химии превалирование целого по
отношению к частям ново и требует существенного дополнения
типичных норм объяснения,
ориентированных на выведение всех свойств целого из свойств
его частей и их взаимодействия.
Диалектическое соотношение категорий целого и части
является существенным моментом и в единых теориях
фундаментальных физических взаимодействий. Здесь типы
симметрии, характерные для становящейся Вселенной как целого,
и способ их нарушения определяют фундаментальные законы
существования всех видов элементарных частиц.
Исследование самоорганизующихся целостных систем ведет к
пересмотра норм объяснения в конкретных науках, к качественным
изменениям в научной картине мира. Подобные сдвиги в научном
познании рассматриваются в методологии науки как
революционные Научные революции с необходимостью требуют
философского осмысления как новых познавательных результатов,
так и меняющихся методологических установок деятельности
ученых
Следует подчеркнуть, что происходящие в научном познании
революционные изменения затрагивают и интересы общественного
развития, причем не только в силу стимулирующего влияния
научного знания на технический прогресс. Не меньшее значение, на
наш взгляд, имеют трансформация стиля научного мышления и
связанный с ней пересмотр ряда стандартов научного объяснения,
окруженных ранее ореолом эталонов точности. Респектабельность
таких стандартов, представленных в обыденном сознании как
научные, может продолжать влиять на деятельность людей с силой
предрассудка даже тогда, когда наука уже обнаружила их
ограниченность. Так, авторитет классической механики как образца
научности продолжает сохраняться на уровне методологического
сознания, хотя в физических теориях пределы применимости
механики давно обнаружены. Тем не менее представления о незыблемости
научных законов, о неограниченности их линейной
экстраполяции в пространстве и во времени сохраняют статус
признаков научности. Между тем их неявным основанием является
концепция лапласовского детерминизма, применимая благодаря
линейности математических уравнений, что связано с
идеализирующими допущениями о неизменности исследуемых
объектов и условий их существования. Связь между такими
идеализирующими допущениями и методологическими
принципами становится очевидна лишь в свете дальнейшего
развития науки, но ее осознание требует дополнительных
методологических усилий.
Идеал лапласовского детерминизма вдохновлял творцов теорий
скрытых параметров десятилетия после создания квантовой
механики и разработки концепции вероятностной причинности
вплоть до осуществленного в самое последнее время
экспериментального доказательства полноты квантовой механики.
Однако представление об обратимости во времени законов физики,
органично связанное с пониманием причинной связи как
однозначной, продолжает оставаться символом фундаментальности
в методологическом сознании подавляющего большинства физиков
и сейчас. То обстоятельство, что необратимость, выражаемая
законами статистической физики, при таком подходе теряет
объективные основания, т. е. случайность должна трактоваться
субъективистски - как результат недостаточного знания,
осознается далеко не всегда.
А пока физики решают вопрос о том, что более фундаментально:
микроскопический подход, связанный с обратимыми
динамическими законами, или макроскопический, связанный с
необратимостью, выражаемой статистическими законами, люди
действия продолжают ассоциировать научность с устаревшими
методологическими стандартами. Понятно, что применение
стандартов, выработанных для освоения стабильных систем,
находящихся в равновесных условиях и подчиняющихся
линейным законам, к саморазвивающимся системам, находящимся
в очень неравновесных условиях и управляемым нелинейными
закономерностями, не может привести к успеху. На счету
линейного, метафизического мышления - аварии на крупных
химических производствах, экологические катастрофы, просчеты
в экономике и социальной политике.
Мы далеки от мысли связывать все трудности нашей истории и
современности лишь с издержками в методологическом
понимании сущности научных законов. Однако сбрасывать со
счетов по сути своей позитивистское представление о законах
науки, на которое опирался политический централизм в своих
технократических тенденциях, нельзя.
Методологическое осмысление развивающегося естествознания
необходимо и имеет важное значение для развития
общества. Прежде всего знание природных объектов необходимо
как для их успешного преобразования, так и для осознания
разумных границ этих преобразований (т. е. для обеспечения как
технической стороны деятельности, так и объективных оснований
ценностных суждений). Кроме того, законы природы как
"неорганического тела человека" (К. Маркс) продолжают
действовать и в сознательно созданном им предметном мире, и в
стихийно складывающихся социально-природных комплексах.
Да и сам человек как представитель живого на Земле не может
игнорировать закономерности своего природного существования.
Как уже было сказано выше, большинство интересующих нас
объектов - экологические природные и социально-природные
комплексы, живые организмы, города, предприятия,
экономические структуры - являются открытыми системами,
неравновесными, управляемыми нелинейными законами. Они
обнаруживают невозможную в области действия линейных
законов способность к самоорганизации, резонансным образом
реагируют на внешние воздействия, их поведение неоднозначно
определяется предшествующей историей их эволюции.
Необходимость учета всех этих свойств в деятельности человека
очевидна. Но такой учет возможен только на основе перестройки
мышления. Новое мышление в его, так сказать, техническом
применении должно быть нелинейным.
Всеобщими формами мышления, как известно, являются
категории. И обобщение конкретных приемов нелинейного
мышления требует их философского осмысления. Ну а поскольку
речь идет о становлении и развитии, логично предположить, что
естественнонаучное мышление входит, наконец, в ту сферу своей
деятельности, где окажется совершенно адекватным применение
диалектики.
Таким образом, если нам удастся показать, что в своих
философских основаниях нелинейное мышление диалектично, то,
кроме вполне конкретных методологических последствий (о
которых будет сказано в заключительной главе), окажется
возможным еще один принципиальный вывод. Речь идет о том, что
новое политическое мышление (декларируемое как
диалектическое) в качестве подспорья обретет как конкретную
диалектику стиль мышления, вырабатываемый в процессе
естественнонаучного освоения процессов самоорганизации,-
нелинейное мышление. А если учесть, что и общественная жизнь в
определенных своих аспектах поддается синергетическому описанию
(так, описано формирование общественного мнения,
распространение научной информации, смоделированы некоторые
экономические процессы), то практическое значение знания общих
законов самоорганизации следует оценить еще выше.
Интересно заметить, что мысль о необходимости демократизации
хозяйственной и политической жизни полностью
соответствует концепции самоорганизации, рас-
крывающей объективные возможности и условия самопроизвольного
формирования и самовоспроизведения устойчивых
сложных структур.
Как видим, и сами теории самоорганизации, и их философское
осмысление выходят далеко за рамки академического интереса.
Итак, научный и социальный пафос данного исследования
обозначен. Конкретные же задачи, которые ставит перед собой
автор, таковы:
1) рассмотреть ход революционных изменений в современном
точном естествознании как становление новых исследовательских
программ;
2) показать, что это программы теоретического освоения
процессов становления (самоорганизации) сложных материальных
систем, в чем и кроется их принципиальная новизна;
3) исследовать соответствующее расширение философских
оснований естественнонаучного знания, в частности
категориальных форм его осмысления;
4) выявить методологические следствия происходящей
революции в естествознании:
- изменение методологических принципов физики;
- изменение отношений между науками в связи со
становлением физики живого;
- перспективы создания единой естественнонаучной картины
мира.
Основное средство методологического анализа и философского
осмысления - интертеоретический анализ развивающегося знания,
т. е. комплексное рассмотрение системы теорий в связи с научной
картиной мира и системой методологических принципов в
соответствующем философском и социокультурном контексте.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПРОГРАММЫ
ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ОСВОЕНИЯ ПРОЦЕССОВ
САМООРГАНИЗАЦИИ
1. РЕВОЛЮЦИЯ В СОВРЕМЕННОМ ЕСТЕСТВОЗНАНИИ КАК
СТАНОВЛЕНИЕ НОВЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОГРАММ
Методологическая оценка нынешнего этапа развития науки как
революционного должна опираться на конкретный способ
рациональной реконструкции истории науки. Способ этот во
многом определяется тем, какое структурное образование научного
знания выбирается в качестве конкретного целого, качественные
преобразования которого могут оцениваться как революционный
скачок в науке.
Методология науки как философская дисциплина за последние
десятилетия своего существования создала немало моделей
развивающегося знания, пытаясь приблизиться к более
адекватному пониманию его закономерностей. В работах
последних лет критически переосмыслены многие из этих попыток.
Так, убедительно показана ограниченность традиционной модели
развития научного знания по схеме: факт - проблема - идея -
гипотеза - теория [13,56-65; 51, 189]. В марксистской
методологии 50-60-х гг. этот подход, у истоков которого стоял П.
В. Копнин, был связан с критической переработкой результатов
логического анализа естественнонаучного знания, проводившегося
в русле различных вариантов неопозитивизма. Выделяя
рациональные моменты критикуемых концепций, избегая
крайностей присущего им феноменологизма, активно проводя
собственные логико-методологические исследования
естественнонаучных теорий, советские ученые получили важные
результаты на этом пути.
Черты ограниченности традиционной модели развития знания
просматриваются прежде всего в отсутствии органичных связей
между содержанием теории и ее мировоззренческими и
методологическими основаниями. Между тем изучение
методологами научных картин мира, систем методологических
принципов конкретных наук демонстрировало эту связь весьма
убедительно. Правда, рамки отношения "теория - научная
картина мира" зачастую оказывались узки, и научная картина мира
как форма знания перегружалась всеми возможными типами связей
научно-
го знания с его философским и социокультурным контекстом
[69,181-258].
Неустранимой в пределах критикуемой модели оказалась и
печать эмпиризма, во всяком случае, в смысле ориентации на
эмпирический этап в развитии естественнонаучных теорий. Эта
ориентация не соответствовала тенденциям развития точного
естествознания. Так, в XX в. определяющим стал метод
математической гипотезы, а факт - основная единица
эмпирического уровня познания - все в большей степени
обнаруживал свою теоретическую нагруженность.
Принятая в рамках рассматриваемого подхода гипотетикодедуктивная
модель теории также обнаружила свою
ограниченность. В рамках связи теории с экспериментом она
приводила к фальсификационизму Поппера с его требованием
мгновенного опровержения теории критическим экспериментом.
Нестандартная интерпретация [51, 35- 44] гипотетикодедуктивной
модели, определяющая теорию как более или менее
дедуктивизированную систему гипотез разной степени общности,
представляется более жизненной, однако и она не снимает тех
проблем, которые связаны с отрывом теории от фона ее
существования.
Такие "одинокие" теории, по выражению П. Фейерабенда,
действительно оказываются "несоизмеримыми", ведь понятия
теорий, даже связанных принципом соответствия, имеют смысл
только в пределах собственных теоретических систем, а по
отношению к другим теориям могут выступать грубыми
упрощениями [32, 113-117]. Так, основное в квантовой
электродинамике как релятивистской теории понятие "квантовое
поле" (система с несохраняющимся в силу высоких энергий числом
частиц) неприменимо в нерелятивистской квантовой механике, и,
наоборот, рассмотрение квантовой механикой атома как системы с
неизменным числом частиц является грубым приближением, не
применимым в предметной области квантовой электродинамики.
Однако вопреки тезису о несоизмеримости содержание разных
теорий сопоставлялось в научной практике, а мировоззренческие и
методологические основания развития науки все яснее
осознавались учеными. Соответственно, изменению подлежала не
учитывающая эти обстоятельства методологическая модель знания,
несовершенная и вследствие своей ориентации на
кумулятивистское понимание его приращения. Это понимание
оставляет процессы перехода от эмпирии к теории и от теории к
теории рационально необъяснимыми. Упование на психологию
твор-
чества, на механизмы интуитивных озарений не снимает
необходимости поисков рациональных методологических
оснований прорывов в непосредсгвенное усмотрение истины.
Исторически первые попытки включения теоретического
знания в более широкие контексты его существования, первые
предложения выбора структурных образований, не сводимых к
теориям, смена которых могла бы смоделировать развитие науки,
связаны с движением постпозитивизма в западной методологии
науки, и прежде всего с именами Т. Куна и И. Лакатоса [43; 46,
203-269}.
Введенные ими понятия "парадигма", "научно-исследовательская
программа" получили широкое распространение как
среди методологов науки, так и среди специалистов в области
конкретных наук. В многочисленных работах давно обсуждены и
основные недостатки предложенных Т. Куном и И. Лакатосом
методологических моделей:
релятивизм в смене парадигм у Куна и конвенционализм
выдвижения основных положений "твердого ядра" исследовательской
программы у Лакатоса. И в том, и в другом случае
рациональной реконструкции не поддается момент
преемственности в развитии научного знания. Между тем такая
преемственность там, очевидно, присутствует, она давно и ясно
осознана (еще Ньютон говорил о том, что он видел дальше других
потому, что стоял на плечах гигантов) [77, 382]. Кроме того,
рациональная теоретическая реконструкция процесса развития, в
том числе и развития знания, может быть только диалектической.
Диалектическое же понимание революционных скачков
предполагает наличие в отрицании момента преемственности.
Проблема преемственности в развитии научного знания
находится в центре внимания в работах советских философов М. Д.
Ахундова и С. В. Илларионова [13, 56-65;
12, 290-302], переосмысливших концепцию научно-исследовательских
программ Лакатоса. Они существенно
продвинулись, на наш взгляд, в поисках методологической модели,
адекватной современному этапу развития точного математического
естествознания. В качестве основной структурно-понятийной
формации в развитии науки М. Д. Ахундов и С. В. Илларионов
выдвигают "физическую исследовательскую программу". Это
модификация исследовательской программы Лакатоса. Твердое
ядро физической исследовательской программы составляют не
конвенционально принятые предложения, как у Лакатоса, а некая
абстрактная базисная физическая теория (с комплексом
методологических принципов ее построения).
По мысли авторов, революции в физике, представляющие собой
смену физических исследовательских программ, связаны не с
появлением фундаментальных теории, а с построением
абстрактных базисных теорий. Чтобы образовать основу
физической исследовательской программы, фундаментальная
теория слишком конкретна. Она должна пройти путь
абстрагирования и обобщения, что возможно не со всеми
фундаментальными теориями. "Абстрактность и обобщенность
базисной теории допускают ее соединение с широким классом
специальных конкретизации и дополнительных гипотез, что
определяет существование исследовательской программы, в рамках
которой строится множество конкретных теорий" [13, 61]. В качестве
примеров приводятся механика Ньютона как конкретная
фундаментальная теория и аналитическая механика Даламбера,
Лагранжа, Гальмильтона - как абстрактная базисная теория
механической исследовательской программы; специальная теория
относительности (теория относительности Эйнштейна) - как
конкретная фундаментальная теория и она же в качестве
абстрактной базисной теории релятивистской исследовательской
теории после представления в абстрактном четырехмерном
формализме Г. Минковского.
Главная удача излагаемого подхода - это приближение к
рациональному решению проблемы преемственности при смене
физических исследовательских программ. Элементами твердого
ядра новой программы становятся идеи, выдвигаемые в защитном
поясе гипотез старой программы при ее изменении. Таково понятие
поля - вспомогательное в механической программе, но
центральное в работах Фарадея и Максвелла. Затем оно становится
основой исследовательском концепции в работах Лармора,
Томсона, Лоренца, но базисной эта концепция так и не стала (уже
создавалась релятивистская программа), зато релятивистские
преобразования координат, выдвинутые в поясе ее защитных
гипотез, вошли в ядро релятивисткой программы.
Предложенная М. Д. Ахундовым и С. В. Илларионовым
методологическая модель разрешает многие проблемы
рациональной реконструкции развития науки. Есть в ней, однако, и
непроясненные моменты, и возможности развития.
Применяя свою модель к современному этапу развития физики,
М. Д. Ахундов и С. В. Илларионов убедительно показывают, что в
области физики высоких энергий сложилась новая
исследовательская программа с неабелевой калибровочной
квантовой теорией в качестве базисной
(что и знаменовало свершение научной революции). В качестве
реализации этой программы рассматриваются единая теория
электрослабых взаимодействий и квантовая хромодинамика.
Однако генезис исследовательской программы здесь не так
прост, как в приводимых ранее исторических примерах. Там этапы
создания и реализации исследовательской программы были
разнесены во времени: сначала появилась фундаментальная теория
как обобщение эмпирических законов, затем формировалась
абстрактная теория, и, наконец, программа реализовывалась в
конкретных теориях. В случае же неабелевой калибровочной
квантово-полевой программы эта хронологическая последовательность
не соблюдается. Формирование абстрактной базисной теории
происходило одновременно с разработкой конкретных теорийприложений
(теории электрослабых взаимодействий и квантовой
хромодинамики) и с использованием опыта их создания.
Кроме того, хотя методологические принципы построения
базисной теории включаются в этой модели в твердое ядро
программы, мировоззренческие основания физического знания в
ней или в связи с ней никак не представлены. Это обстоятельство
не дает возможности авторам концепции физических
исследовательских программ связать свое понимание революции в
науке с давно разрабатываемым в советской методологической
литературе и широко в ней распространенным представлением о
научной революции как смене научных картин мира [70, № 7, 6782;
№ 8, 70-99]. Смена научных картин мира, являющихся формой
систематизации научного знания и одновременно выступающих
в качестве компонента научного мировоззрения
(миропредставление), фиксирует мировоззренческий аспект
научных революций, что исключительно важно в плане культурных
последствий революции в науке. Наличие такого
мировоззренческого аспекта в научной революции не подвергается
сомнению никем из методологов науки (так, в концепции Т. Куна,
например, речь идет об изменении видения мира).
Понятно, что М. Д. Ахундов и С. В. Илларионов не оспаривают
наличия мировоззренческого аспекта в научной революции. Они,
скорее, озабочены тем, чтобы описать более точно формы
осуществления научных революций и найти возможности их
меткой методологической фиксации, по крайней мере, в такой
отрасли математического естествознания, как физика.
Действительно, становление новой научной картины мира
знаменует, скорее, завершение на-
учной революции, чем ее начало, а кроме того, совершенно
понятно, что не научная картина мира является формой развития
научного знания. Тем не менее связь такой формы с научной
картиной мира должна быть все же установлена.
Не исследуют М. Д. Ахундов и С. В. Илларионов и механизм
изменения статуса тех положений, которые переходят из пояса
вспомогательных гипотез в твердое ядро новой программы,
становясь ее исходными принципами. Оценка таких положений
научным сообществом сильно изменяется, и этот процесс тоже
желательно реконструировать рационально.
Наше пристальное внимание к рассмотренной методологической
концепции физических исследовательских программ
связано с тем, что мы собираемся ее использовать в качестве
одного из важных методологических средств исследования хода
революционных изменений в современном естествознании, прежде
всего в физике. Однако мы будем стремиться развить и дополнить
возможности этой концепции и вот в каком направлении.
Как нам представляется, корень перечисленных недоработок
рассмотренной выше методологической модели лежит в тяготении
ее авторов к традиционному монотеоретическому рассмотрению
физического знания, в отвлечении от реального окружения теории
в живой развивающейся научной дисциплине и от того более
широкого контекста существования теории, который включает в себя
мировоззренческие, философско-категориальные и другие
основания. Между тем комплексный подход к теоретическому
физическому знанию достаточно давно разрабатывается в
методологии науки. Он связан с понятием "интертеория". Этот
подход предполагает рассмотрение физических теорий в их
взаимовлиянии и философско-мировоззренческом контексте. Мы
попытаемся дополнить на основе этого подхода концепцию
физических исследовательских программ, но прежде изложим его
картине мира, с философским принципом развития. Все эти
элементы содержания метатеоретического фона физики давно
присутствовали в философских теориях, но их актуальное
привлечение к осмыслению физической теории осуществилось
только тогда, когда был выработан соответствующий
математический аппарат калибровочных полей, локального
преобразования их внутренних симметрий и их спонтанного
нарушения.
В то же время сам выбор математических средств как на этапе
формулирования математических гипотез, так и при отыскании
метода решения исходных уравнений основывается на некоторых
общих представлениях об описываемом фрагменте объективной
реальности (прежде всего на метатеоретических представлениях и
на представлениях соответствующей картины мира).
Связь метатеоретического и теоретического в пределах
интертеории как средства понимания теоретического знания
научным сообществом делает наглядным способ влияния
предпосылочного знания на знание естественнонаучное. Это
влияние осуществляется самым интимным образом, через
2. УНИВЕРСАЛИЗАЦИЯ ИДЕИ РАЗВИТИЯ В
ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТИНЕ МИРА КАК РЕЗУЛЬТАТ
РЕВОЛЮЦИИ В КВАНТОВОЙ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ
ФИЗИКЕ
Поскольку методологические исследования формирования
новой физической исследовательской программы в квантовой
релятивистской физике уже проведены [12, 290-302}, мы не будем
хронологически прослеживать ход революционных изменений в
этой области Попытаемся лишь сравнить интертеоретический фон
существования квантовой электродинамики как фундаментальной
физической теории, созданной на основе предыдущей квантовополевой
программы, с интертеоретическим фоном функционирования
новой программы и связанного с ней комплекса
унитарных калибровочных теорий Описывав каждую из этих
теорий, мы будем пытаться сопоставлять теоретические положения
и принципы с соответствующими им положениями физической
картины мира и их философскими основаниями, а также
прослеживать реализацию и трансформацию методологических
принципов физики.
В первой физической теории, соединившей в себе квантовые и
релятивистские принципы - квантовой электродинамике,
центральным выступало понятие квантованного поля. Абстрактный
объект, соответствующий этому понятию, описывался уравнениями
Максвелла - Дирака и предполагал осуществление процедуры
вторичного квантования. Этот объект был образован за счет
заимствования идеализированных объектов квантовой механики я
классической электродинамики и погружения их в новую сеть
отношений, обусловленных релятивистскими эффектами [68, 221].
При этом использовались идеализированные допущения о
точечности частиц и локальности взаимодействий Эти допущения
приводили к расходимостям при решении уравнений Максвелла -
Дирака методом теории возмущений Принцип перенормировки
удалял бесконечные значения членов ряда теории возмущений
благодаря приравниванию эффективных значений массы и энергии
электрона экспериментально найденным их значениям. При этом из
бесконечностей в ряду теории возмущений вычитаются
бесконечные значения энергии и массы невзаимодействующего
точечного электрона.
В физической картине мира данным теоретическим положениям
соответствуют представления о динамической структуре
элементарных частиц (электрона и позитрона), представляющей
собой окружающую точечный электрон "шубу" виртуальных
частиц, рождающихся и поглощаю-
Посмотри в окно!
Чтобы сохранить великий дар природы — зрение,
врачи рекомендуют читать непрерывно не более 45–50 минут,
а потом делать перерыв для ослабления мышц глаза.
В перерывах между чтением полезны
гимнастические упражнения: переключение зрения с ближней точки на более дальнюю.
щихся физическим вакуумом вследствие его поляризации
электроном. Таким образом электрон оказывается "эффективно
размазан" по определенному объему, что снимает теоретические
проблемы, связанные с его точечностью.
Эти представления физической картины мира, соответствующие
процедуре перенормировки, легли в основу модели физических
взаимодействий. В качестве квантованных полей в ней выступают и
взаимодействующие объекты (электроны и позитроны как кванты
электронно-позитронного поля), и переносчики взаимодействийфотоны
как кванты электромагнитного поля. Физический вакуум -
основное состояние квантованных полей - постоянно
взаимодействует с его возбужденными состояниями посредством
рождения и поглощения виртуальных квантов полей, энергия и
время существования которых взаимно определены соотношением
неопределенностей Гейзенберга.
Философское истолкование способа существования
виртуальных квантов полей как особого типа существования на
грани возможного и действительного способствовало объединению
в категориальной структуре квантовой электродинамики
категориальных структур квантовой механики [10, 168]:
Причина - Следствие
| |
Необходимость - Случайность
| |
Возможность (Действительность)
с категориальной структурой специальной теории относительности
[10, 148]:
Пространство - Время
| |
Движение - Материя
В категориальной структуре квантовой электродинамики 130,
114-121]:
Причина - Следствие
| |
Необходимость - Случайность
| |
Возможность - Действительность
| |
Прерывность - Непрерывность
| |
Материя - Движение
| |
Пространство - Время
связь категориальных структур синтезируемых теорий
опосредуется единством прерывности и непрерывности, что
знаменует объединение дискретности и континуальности,
традиционно связанных с понятиями частиц и полей.
Движение физического познания световых явлений от
корпускулярных представлений о природе света к волновым и
полевым концепциям и корпускулярно-волновому дуализму (при
введении Эйнштейном понятия фотона в начале века) считается
классическим примером перехода естественнонаучного познания от
тезиса к антитезису и к познавательной антиномии. В этом смысле
квантовая электродинамика в понятии квантованного поля дала
синтез моментов прерывности и непрерывности, ассоциируемых с
понятиями частицы и поля, выступающих, однако, не в виде
внешних полярностей классической физики, а как
взаимопредполагающие друг друга противоположные стороны -
одной сущности.
Интересно, что в содержании понятия "квантованное поле"
представлен и момент взаимопревращения противоположностей,
когда одно выступает инобытием другого. Так, абстрактный объект,
описываемый понятием "квантованное поле", может быть
представлен как система с переменным числом частиц (в
релятивистской области энергий постоянно излучаются и
поглощаются фотоны, рождаются и уничтожаются электроннопозитронные
пары). Такая система имеет бесконечное число
степеней свободы, а по определению это и есть поле. Следует
подчеркнуть, что к моменту синтеза понятия частицы и поля
подошли с существенным ограничением противопоставлявшихся
ранее черт; в квантовой механике с частицей вещества была
сопоставлена волна вероятности, а электромагнитное поле уже
было проквантовано. Кроме того, следует подчеркнуть, что
возможность выразить в теории единство прерывности и
непрерывности открылась лишь на основе вовлечения в
интертеорию еще одной пары категорий - "возможное" и
"действительное", эксплицируемых с помощью понятия
виртуальных частиц.
Таков был интертеоретический фон существования квантовой
электродинамики в конце 40-х гг., взятый на его метатеоретическом
уровне. Теоретический уровень интертеории был представлен
классической электродинамикой, квантовой механикой и
специальной теорией относительности, соответствующими
математическими теориями. Уникальное совпадение предсказаний
теории с экспериментом (в частности, объяснение расщепления
линий в спектре атома водорода-"лэмбовский сдвиг"), сомнения
по поводу правомерности процедуры перенормировки и неудачи
попыток применения методов квантовой электродинамики для
теоретического отражения других типов взаимодействий
определяли интертеоретический статус электродинамики как
удачной, но, возможно, противоречивой теории. Поэтому попытки
создания абстрактной базисной теории квантовой релятивистской
программы осуществлялись за счет элиминации одной из сторон
противоречивой природы квантованного поля как центрального
абстрактного объекта квантовой электродинамики. Речь шла либо
об отказе от полевых представлений (аналитическая теория Sматрицы),
либо о более последовательном их проведении (общие
теории квантованных полей). Однако эти последовательно
односторонние теоретические концепции оказались даже
несопоставимыми с экспериментом, как и нелокальные теории
поля, в которых автоматически удалялись расходимости, но столь
же автоматически нарушался принцип причинности.
Основой новой физической исследовательской программы стала
неабелева калибровочная квантовая теория поля (первый вариант
был создан Ч. Янгом и Р. Миллсом в 1954 г.). Эта абстрактная
теория обобщила некоторые наиболее фундаментальные принципы
квантовой электродинамики, что в последующем сложном развитии
позволило ей стать базисной теорией новой физической исследовательской
программы. Каковы же философские основания и
физический смысл основополагающих принципов построения
калибровочных теорий?
Прежде всего речь идет о принципе симметрии. Поначалу
реализация этого методологического принципа осуществлялась на
уровне пространственно-временных уравнений движения
квантованного поля. Математически этот принцип выражается в
инвариантности уравнений относительно группы пространственновременных
преобразований (группы Пуанкаре). Такого рода
свойства симметрии характерны не только для полей в квантовых
релятивистских теориях, но и вообще для классических
релятивистских теорий поля. Пространственно-временные
симметрии восходят к свойствам пространства и времени
(однородность пространства и времени и изотропность
пространства) и связаны согласно теореме Нетер с законами
сохранения (энергии, импульса, момента количества движения).
Однако в квантовых теориях поля оказались существенными
другие типы симметрии: внутренние или динамические. Они
выражают свойства квантованного поля, не изменяющиеся при его
движении в пространстве-времени.
Наличие симметрии, которой отвечают определенные допустимые
преобразования поля, означает, что можно объединять
определенные состояния полей в семейства, и в силу этого
уменьшать число вводимых полей (напомним, что в квантовой
теории поля каждому типу частиц и античастиц соответствует свое
квантованное поле).
Самым простым и известным примером внутренней симметрии
является "изотопическая симметрия". Неразличимые в рамках
сильного взаимодействия протон и нейтрон выступают как
различные изотопические состояния суперчастицы-нуклона, причем
различие их обнаруживается только в рамках электромагнитного
взаимодействия. С разрешенными принципом симметрии дискретными
положениями вектора (отвечающего суперчастице) во
внутреннем пространстве связаны наблюдаемые частицы.
Теоретически переход от одной частицы к другой выражается
преобразованием симметрии. Примером внутренних симметрий
является U(3)-симметрия, отвечающая модели трех кварков.
Все симметрии, о которых шла речь, относятся к классу
глобальных симметрий: если одновременно осуществить
преобразования симметрии во всех точках пространства Вселенной,
то в результате мы вернемся к исходному состоянию вещей. Однако
такое преобразование запрещается методологическим принципом
близкодействия, предполагающим, что скорость распространения
преобразований не может превышать скорость света.
Последовательное применение принципа близкодействия к
преобразованиям симметрии приводит к классу так называемых
локальных преобразований, распространяющихся от одной точки
пространства к другой. В квантовой теории поля такой процесс
распространения преобразований симметрии выражается введением
особого квантованного поля, переносящего квантовые числа,
связанные с преобразованием симметрии. Это и есть калибровочное
поле. С его введением связан принцип локальной калибровочной
симметрии, относимый ко всем типам фундаментальных
взаимодействий. Этот принцип объединяет принцип локальности
преобразований симметрии и сохранение свойств инвариантности
квантованного поля относительно преобразований группы
внутренних симметрий.
Оказалось, что квантовая электродинамика и была исторически
первой теорией с локальной калибровочной симметрией
(произвольность выбора фазы квантованного электроннопозитронного
поля). Вообще калибровочные преобразования имели
место еще в классической электро-
динамике, где они оставляли неизменными физические характеристики
поля при изменении значения некоторых параметров.
Так, сила тока определяется разностью потенциалов, и поэтому,
прибавляя или отнимая определенные значения потенциала, мы не
меняем силы тока. Соответственно может проводиться калибровка
приборов, откуда и происходит название данных преобразований.
Важность обнаружения свойства локальной калибровочной
симметрии заключается в том, что достаточно исходить из этого
принципа, т. е. задать определенный тип локальной калибровочной
симметрии, чтобы вывести все содержание квантовой
электродинамики и, собственно говоря, саму необходимость
существования электромагнитного поля. Между прочим,
аналогичным образом можно вывести существование
гравитационного поля, приняв в качестве локальной симметрии
свободу выбора любых координатных систем (как это делается на
основе принципа эквивалентности в общей теории
относительности, хотя там речь не шла о калибровочных
преобразованиях).
Принцип локальной калибровочной инвариантности имеет
важные следствия для структуры теории и ее содержания. В
соответствии с теоремой Нетер каждой группе калибровочных
преобразований может быть сопоставлен закон сохранения заряда
как параметра, определяющего взаимодействия. Таким образом,
введение групп калибровочных преобразований означает введение
заряда как теоретического абстрактного объекта, а не как
эмпирически определяемого параметра.
Кроме того, принцип локальной калибровочной симметрии
устанавливает связь между внутренними симметриями и
пространством-временем.
Главное же состоит в том, что инвариантность относительно
локального преобразования требует введения в теорию
компенсирующих векторных бозонных полей (калибровочных
полей). Эти поля (и их кванты-бозоны) и являются переносчиками
взаимодействий. Такими промежуточными векторными бозонами в
квантовой электродинамике как теории электромагнитных
взаимодействий являются фотоны, в квантовой хромодинамике как
теории сильных взаимодействий - глюоны, а в теории электрослабых
взаимодействий в качестве переносчика слабого
взаимодействия выступают W ± и Z °-бозоны.
Наглядный образ поможет нам понять, как локальная
калибровочная симметрия приводит к введению сил. Представим
себе резиновый шарик с нанесенной на нем сеткой параллелей и
меридианов (как на глобусе). Вращая
его вокруг оси. мы осуществляет глобальные преобразования
симметрии. Но если мы нажмем пальцем на поверхность
резинового шарика, то нарушим симметрию локально, симметрия
восстановится за счет компенсирующей нажим упругости резины
[74].
Универсальность принципа локальной калибровочной
симметрии позволила ему стать основой абстрактной базисной
теории только после того, как универсальность эта была обобщена
переходом и неабелевым калибровочным полем. Именно это
обобщение позволило создать квантовую хромодинамику На уровне
математического аппарата оно выражается в переходе к
некоммутирующим представлениям групп симметрии. На уровне
соответствующего фрагмента картины мира неабелево обобщение
связано с переходом от беззарядовых носителей взаимодействия
(как фотоны в квантовой электродинамике) к таким носителям
взаимодействия между зарядами, которые сами несут такой же
заряд (в квантовой хромодинамике носители сильных
взаимодействий - глюоны несут цветовой заряд, как и кварки,
между которыми это взаимодействие осуществляется). Глюоныэто
"светящийся свет", по образному выражению советского
физика Л. Б. Окуня, для наглядности проводящего аналогию с
электромагнитным полем.
Однако при всей важности принципа симметрии для
калибровочных теорий взятый сам по себе он не приводил к успеху.
Дело в том, что требование локальной калибровочной
инвариантности влечет за собой вывод об отсутствии массы у
промежуточных векторных бозонов, что соответствует
действительности только для фотонов. Переносчики сильного и
слабого взаимодействия весьма массивны. Таким образом, взятые в
отдельности физические взаимодействия оказались невыводимыми
из принципа симметрии. А поскольку идея симметрии всегда
ассоциировалась с гармоничной простотой природы, то возникали
сложные методологические и мировоззренческие проблемы
применения этой идеи в теории. Вот как формулировал эти
проблемы в своей нобелевской лекции С. Вайнберг: "...если
принципы симметрии служат проявлением простоты природы на ее
глубочайшем уровне, то каким образом может возникать такое
понятие, как приближенная симметрия? Неужели природа только
приближенно проста?" [20, 38].
В конце 50-х годов в физику элементарных частиц из физики
твердого тела была перенесена идея "нарушенной симметрии",
заключавшаяся в том, что "гамильтониан и коммутационные
соотношения могут обладать точной
симметрией, и тем не менее физические состояния могут не
отвечать представлениям этой симметрии" [20, 38}. В результате
совместной работы Вайнбергу, Голдстоуну и Саламу удалось
показать, что в случае спонтанного нарушения таких внутренних
симметрий, как изоспин или странность, появляются безмассовые
голдстоуновские бозоны. Однако вскоре Хиггс и др. показали, что
если нарушенная симметрия выступает локальной калибровочной,
то голдстоуновские бозоны могут быть устранены калибровочным
преобразованием и "поэтому они не появляются в виде настоящих
физических частиц Вместо этого пропавшие голдстоуновские
бозоны проявляются как обладающие нулевой проекцией спина па
направление движения состояния векторных частиц,
приобретающих т о массу" [20, 38-39]. Однако все эти результаты
рассматривались как чисто методические возможности, пока они не
были применены к единому описанию электромагнитных и слабых
взаимодействий Важную роль здесь сыграл принцип
перенормируемости, позволявший выбрать из бесконечного
разнообразия математически возможных теорий физически
осмысленные и сопоставимые с экспериментом:
"как только выбрано "меню" полей в теории, все детали ее
полностью определяются принципами симметрии и
псренормируемостью, если задать еще несколько свободных
параметров" [20, 43].
Единая теория электромагнитных и слабых взаимодействий,
развитая в конце 60-х гг. независимо С. Вайнбергом и А Саламом,
получила в 1973 г. косвенное, а в 1983 - прямое экспериментальное
подтверждение
Те же идеи локальной симметрии и ее спонтанного нарушения
лежат в основе теорий "великого объединения" - единых теорий
электрослабых и сильных взаимодействий И хотя наиболее простые
варианты этих теорий экспериментально не подтвердились,
мировоззренческое и методологическое значение идей, лежащих в
их основе, трудно переоценить
Главное здесь заключается в том, что, принимая нынешнюю
Вселенную за состояние с нарушенной симметрией, мы ставим
вопрос об условиях проявления скрытых симметрий. Как
показывает теория, эти условия связаны с существованием
квантованных полей при значительно более высоких температурах,
чем те. которые характерны для нынешнего состояния Вселенной.
Оказалось, что при сверхвысоких температурах постоянные,
характеризующие интенсивность физических взаимодействий,
меняют свои значения, становятся "бегущи-
ми константами". При этом константы электромагнитных и
слабых взаимодействий растут, а константа, характеризующая
сильное взаимодействие, убывает. Последнее обстоятельство
обусловливается в теории гипотезой об асимптотической свободе
кварков, выдвинутой для объяснения их ненаблюдаемости в
свободном состоянии. Эта гипотеза предполагает, что сила
взаимодействия кварков возрастает при их взаимном удалении и
убывает при сближении. Поэтому кварки находятся в нуклоне как
бы в "тюремном заключении" ("конфайнмент"). Энергия, необходимая
для изъятия кварка из нуклона, достаточна для
рождения новых кварков, т е для образования новых нуклонов А
внутри нуклона кварк асимптотически свободен. Поэтому на
достаточно малых расстояниях и соответственно при больших
энергиях константа сильного взаимодействия уменьшается.
Интересно, что гипотеза о принципиальной ненаблюдаемости
кварков, будучи включена в теорию, имеет экспериментально
наблюдаемые следствия {распад протона), так что
методологическое требование принципиальной проверяемости
теории (принцип наблюдаемости) здесь выполняется
При температуре 3?1015 градусов по шкале Кельвина становятся
равными по интенсивности электромагнитное и слабое
взаимодействие, слабые взаимодействия подчиняются тем же
законам, что и электромагнитные, и различия между ними
исчезают.
Исторически такие условия существовали в нашей Вселенной
на самых ранних стадиях ее развития, в первой сотой доле секунды
после Большого взрыва. Этот процесс нарушения симметрии в
результате понижения температуры в расширяющейся Вселенной С
Вайнберг поясняет аналогией с замерзающей водой. Симметрия
между электромагнитными и слабыми взаимодействиями резко
нарушается при температуре ниже критической, подобно тому как
при переходе через точку замерзания молекулы воды занимают
определенное положение в пространстве и нарушается симметрия
между различными точками пространства, связанная с равной
вероятностью нахождения в них молекул жидкой воды [21, 133134].
Дальнейшее расширение пространства Вселенной,
сопровождающееся ее остыванием, создает условия для сохранения
этой нарушенной симметрии, как и других, и соответственно для
сохранения ставшего многообразия фундаментальных физических
взаимодействий и их носителей, послуживших генетической и
структурной основой дальнейшего развертывания процессов
развития материи.
Итак, процесс спонтанного нарушения симметрии, во всяком
случае в контексте теории ранней Вселенной, поддается
истолкованию в духе принципа развития как исходный его момент
- становление. Последовательное раздвоение единого в
космологических моделях, основанных на калибровочных теориях
(выделение гравитационного и объединенного взаимодействия, а из
последнего - сильного и электрослабого и, наконец, разделение
электромагнитного и слабого взаимодействий), знаменуют
процессы дифференциации материи на элементы и ее интеграции с
помощью соответствующих взаимодействий в более сложные
структурные образования. Как видим, речь идет о становлении
Вселенной как целого, создающего себе свои части.
Поиски единой сущности элементарных частиц и их
взаимодействий привели к исходному пункту их генезиса и
формообразования. Физическое познание, переходя к раскрытию
все более глубоких уровней сущности движения, приходит к
развитию. Очевидно, этот факт истории науки является
убедительным доводом в пользу той из имеющихся в марксистской
философской литературе концепций соотношения движения и
развития, в которой развитие рассматривается как сущность
движения.
Хотя становление является лишь моментом развития (а именно
становление как самопроизвольно происходящий необратимый
качественный скачок представлено в физической теории в качестве
фазового перехода при спонтанном нарушении симметрии),
выводы теорий Великого объединения предсказывают конечность
времени жизни и распад протона, т. е затрагивают и нисходящую
ветвь развития Вселенной.
В любом случае в фундаментальных физических теориях,
обычно инвариантных к изменению знака времени, впервые
появляется необратимость, а принцип развития универсализируется
в научной картине мира, захватывая не только объекты биологии,
геологии, космологии, но и физики.
Таким образом, революция в квантовой релятивистской физике
знаменовалась применением принципа развития к физическим
объектам (напомним, что революция в физике начала века привела
к пониманию развития физического познания).
Значит, новая физическая исследовательская программа
оказалась программой описания развивающихся объектов. А если
учесть, что в качестве такого объекта в космологических
приложениях теории оказывается наша Все-
ленная (в известном смысле-мир), то можно представить, с
какими сложными мировоззренческими и методологическими
проблемами столкнулись физики и космологи.
Многие из мировоззренческих и философских проблем
космологии возникают при формулировке вопросов, очерчивающих
границы современного научного познания. Это
предельные вопросы, сама парадоксальная форма которых ("что
было, когда ничего не было?", "возможно ли рождение Вселенной
из ничего?") свидетельствует о том, что они задевают границы
осмысленности конкретно-научных утверждений. Поскольку
пределы смысла в человеческом мышлении задаются его
категориальной структурой, корректная постановка и решение
подобных предельных вопросов познания требуют как четкого
различения содержания философских категорий и естественнонаучных
понятий, так и указания на способы их связи. Так, например,
существенный прогресс в понимании проблемы бесконечности
Вселенной был достигнут благодаря различению понятий
бесконечности материи как ее неисчерпаемости, в том числе
неисчерпаемости ее пространственно-временных форм, и
бесконечности Вселенной [34, 67-68]. В частности, это позволило
выделить в собственно космологической проблеме бесконечности
Вселенной аспекты неисчерпаемости множества миров-вселенных
и аспект метрической конечности (или бесконечности) пространства
времени Вселенной (в однородной и изотропной ее моделях).
В ситуации все более надежного обоснования концепции
множественности миров в современной космологии чрезвычайно
полезным, на наш взгляд, является философское различение
понятий "мир" и "универсум", проведенное С. Б. Крымским и В.
И. Кузнецовым [42, 222]. При этом в качестве воплощения всей
полноты возможностей существования материи выступает уже не
мир, а универсум. Мир же рассматривается как особое состояние
материи, задержанное в своей особенности, обладающее типичными
для него закономерностями в их гармоничной взаимосвязи и
приводящее в своем развитии к появлению жизни и общества.
Это обстоятельство позволяет рассматривать мир как отдельное
и по-новому ставить вопрос о целостности мира как физической
системы. Возможность осмысленной постановки такого вопроса по
отношению к миру как становящемуся целому открывается в
методологии современной физики благодаря тому, что здесь
осуществляется переход
к новым критериям целостности систем, определяемый
рассмотрением неравновесных самоорганизующихся структур. Для
того чтобы корректно проанализировать те философские проблемы,
которые были нами лишь бегло отмечены как моменты
интертеоретического фона реализации новой физической
исследовательской программы, следует вовлечь в контекст этого
расстояния синергетику как исследовательскую программу
теоретического освоения процессов самоорганизации
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИНЕРГЕТИКИ КАК
ОБЩЕНАУЧНОЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРОГРАММЫ
ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ОСВОЕНИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ
Синергетика бурно развивается. Об этом свидетельствуют
количественные показатели науковедения: рост числа публикаций,
научных сотрудников, занятых в данной отрасли, эффективных
научных связей (конференции проходят в пять раз чаще, чем в
смежных дисциплинах, ссылки друг на друга достигают 80% [36,
29]). Однако статус синергетики еще не определен. Вот как
оценивают его сами ученые Ю. Л. Климонтович, много сделавший
для разработки статистической теории самоорганизации, пишет"Синергетика
- это не новая наука, но новое объединяющее
направление в науке. Цель синергетики - выявление общих идей,
общих методов и общих закономерностей в самых разных областях
естествознания и социологии" [38, 2]. Закрывая в 1982 г. первую в
нашей стране конференцию по синергетике, член-корреспондент
АН СССР М В. Волькенштейн назвал синергетику новым мировоззрением,
отличным от ньютонианского классицизма. Г.Хакен,
рассматривая взаимосвязи синергетики с другими науками, говорит
о том, что многие научные дисциплины имеют веские основания
считать синергетику своей частью. В то же время он подчеркивает
отличие синергетики от таких научных дисциплин, как
кибернетика, термодинамика, теория бифуркаций Очень четко, на
наш взгляд, Г. Хакен фиксирует отношение между синергетикой и
математикой: "Связь эта точно такого же рода, как связь между
естественными науками и математикой. Так, квантовая механика не
сводится к применению теории матриц или спектральной теории
линейных операторов Квантовая механика использует обе эти
математические теории, но в то Ае время опирается на свою
собственную, присущую только ей систему понятий. То же
утверждение тем более
справедливо в отношении синергетики Такие синергетические
понятия, как параметр порядка и подчинение, применимы к наукам,
которые еще не подверглись математизации, и к наукам, которые
никогда не будут математизированы, например, к теории развития
науки" [75, 363].
Итак, солидаризуясь с Г Хакеном в том, что синергетика не
является чисто математической теорией самоорганизации (а
существует и такое мнение), мы тем не менее не можем назвать ее
естественной наукой (этого не делает и Г. Хакен), ведь в сферу ее
влияния попадает и социология Вообще проблематично,
конституируется ли синергетика в новую научную дисциплину. Мы
попытаемся обосновать здесь рабочую методологическую гипотезу
о том, что синергетика является новой общенаучной исследовательской
программой, употребляя это понятие в том же смысле,
который мы ассоциировали с понятием "физическая
исследовательская программа", введенным М. Д. Ахундовым и С.
В. Илларионовым В
I мы показали, что исследовательская
программа может быть рассмотрена как форма теоретического
освоения действительности, форма организации процесса
теоретического отражения определенного фрагмента реальности
В данном случае особенность состоит в том, что в качестве
предмета конкретных теорий самоорганизации, в которых
реализуется синергетический подход, выступают явления самых
разных областей действительности, сущность которых - это
самопроизвольный переход от менее упорядоченного состояния к
более упорядоченному. Таким образом, программа выходит за
рамки физики, задавая способ описания взятых в определенном
аспекте химических и биологических систем, социальных
процессов, а также работы технических устройств в определенных
режимах.
Очевидно, для того чтобы обосновать выдвинутую нами
гипотезу, следует показать, что представляет собой абстрактная
базисная теория, лежащая в основе синергетической программы,
каковы методологические принципы ее построения и применения,
каков интертеоретический механизм формирования этой
программы и философско-мировоззренческий контекст ее
осмысления. Понятно, что в рамках этого параграфа последнего
момента мы лишь коснемся, да и рассмотрение остальных не будет
претендовать на полноту
Интертеоретический механизм становления синергетики почти
очевиден установление математических аналогий в теоретическом
описании далеких друг от друга групп
явлений, вовлечение этих теоретических описаний за счет
единства математического аппарата в общую интертеорию,
осмысление глубокой сущностной общности между разнородными
явлениями и формулировка исходных принципов абстрактной
базисной теории и методологических принципов ее построения.
Первая математическая аналогия была проведена в 1968 г.
Хакеном и Грэхемом и в 1970-независимо от них Джорджио и
Скулли. Это была аналогия между равновесными и неравновесными
фазовыми переходами. Вообще фазовые переходы - это
скачкообразное изменение состояния системы. Наиболее известны
фазовые переходы первого рода: из одного агрегатного состояния
вещества в другое (жидкость-газ, твердое тело-жидкость и пр.).
Это равновесные фазовые переходы из одного устойчивого
состояния в другое при наличии термодинамического равновесия.
Для их осуществления может быть необходима энергия (например,
для таяния льда), но когда .переход осуществился, его результаты
сохраняются при определенных условиях и дальнейший приток
энергии не нужен.
Неравновесные же фазовые переходы отличаются тем, что новое
состояние достижимо и устойчиво только благодаря постоянному
подводу энергии, так как происходит постоянная диссипация
энергии (ее рассеяние), эта ситуация очень далека от равновесия. Г.
Хакен провел аналогию между переходом лазерного излучения в
когерентное состояние (неравновесный фазовый переход) и
равновесным фазовым переходом второго рода - переходом вещества
в сверхпроводимое или сверхтекучее состояние при
сверхнизких температурах. Математическая теория фазовых
переходов второго рода была развита Л. Д. Ландау. Аналогия
справедлива благодаря тому, что зависимость интенсивности
флуктуаций поля (случайных отклонений от средних значений) у
порога генерации когерентного излучения от превышения порога
подобна зависимости флуктуаций параметра порядка,
определяющего сверхпроводимость или сверхтекучесть, от разности
температур (Т-Те), где Гс - критическая температура, т. е. температура,
при которой происходит скачок. "При использовании такой
аналогии,- пишет редактор русского перевода первой книги Г.
Хакена "Синергетика" Ю. Л. Климонтович,- следует, конечно,
иметь в виду, что природа этих процессов совершенно различна.
Действительно, например, в квантовом оптическом генераторе при
установлении когерентного состояния существенную роль играет
диссипативная нелинейность. Напротив, при фазовых перехо-
дах второго рода существенна недиссипативная нелинейность. В
силу этого различия переход через порог генерации возможен лишь
в открытой системе, поэтому является обязательно неравновесным
процессом" [37, 7). Впоследствии сходные аналогии были установлены
в других областях, в частности для неравновесных химических
реакций (Шлегель, Николис и др). Способ действий ученых при
проведении подобных аналогий Г. Хакен детально описывает в
книге "Синергетика":
"Вблизи точки возникновения неустойчивости можно провести
различие между устойчивыми коллективными движениями
(модами). Устойчивые моды подстраиваются под неустойчивые и
могут быть исключены. Остающиеся неустойчивые моды служат в
качестве параметров порядка, определяющих макроскопическое
поведение системы. Получающиеся в результате такой процедуры
уравнения для параметров порядка можно сгруппировать в
несколько универсальных классов, описывающих динамику
параметров порядка. Некоторые из этих уравнений напоминают
уравнения, описывающие фазовые переходы первого и второго рода
в равновесных физических системах. Однако возникают и новые
классы, например описывающие пульсации или колебания" [76,
379}. На основе этого математического аппарата могут быть
описаны нелинейные колебания в электротехнике; вспучивание
оболочек при закритическом нагружении и нелинейные колебания
строительных конструкций; временные колебания численности
популяций в системе хищник - жертва; некоторые черты
морфогенеза животных; формирование общественного мнения и пр.
Во всех случаях происходит переход от менее упорядоченного к
более упорядоченному состоянию или типу движения; этот переход
происходит самопроизвольно, когда некоторый параметр
превышает критическое значение. "Во всех случаях временные,
пространственные и пространственно-временные структуры
возникают, а не накладываются на структуру извне. Процессы,
приводящие к такому возникновению структур,- пишет Г.
Хакен,- мы будем называть самоорганизацией" [75, 86]. Приведем
несколько примеров самоорганизации. Наиболее простой и
популярный - образование ячеек Бенара (оно обнаружено Бенаром
еще в 1900 г.). При нагревании слоя жидкости снизу до
определенной температуры тепло передается верхним слоем
благодаря теплопроводности. Начиная с некоторого значения
температуры возникают конвективные потоки, причем они не
хаотичны, а обладают высокоу-
порядоченной пространственной структурой: образуются
шестигранные призматические ячейки, в центре которых тепловые
конвективные потоки направлены вверх, а на гранях ячеек под
действием сил тяжести происходит движение молекул вниз. Эти
устойчивые пространственные структуры имеют макроскопические
размеры, намного превышающие расстояния, на которых действуют
межмолекулярные связи, что возможно благодаря согласованному
кооперативному движению огромного количества молекул. Только
в одной ячейке Бенара согласованно движутся примерно 1020
молекул.
Такие хорошо организованные устойчивые структуры,
существующие при постоянной диссипации энергии за счет
энергии, поступающей извне, И. Пригожий назвал диссипативными
и теоретически описал их образование в химических реакциях.
Первой экспериментально обнаруженной химической реакцией,
проявляющей наличие крупномасштабной временной структуры,
была реакция Белоусова - Жаботинского (1951). Здесь
реакционная смесь испытывала периодические колебания, что
можно было наблюдать невооруженным глазом, поскольку они
сопровождались изменением цвета раствора. При возможности
распространения таких нелинейных колебаний образуются так
называемые автоволны. Лишь недавно понятые как феномен
самоорганизации, автоволновые процессы исследовались очень
давно [39, 9-13]. Еще в 20-30-е гг. XX в. свойства, типичные для
автоволн, были обнаружены в прохождении нервного импульса по
нервному волокну. Т. Льюис и В. Гэри наблюдали на
электрокардиограммах волны возбуждения в ткани сердечной
мышцы. К началу 40-х гг. стало известно, что близкими свойствами
обладают и волны возбуждения в коре головного мозга.
Первая математическая модель возбудимой среды, позволявшая
описать смену покоя, возбуждения и рефрактерности в активной
среде (в том числе биологической), была предложена Н. Винером и
А. Розенблютом в 1946 г. В дальнейшем исследования в рамках этой
модели дискретных автоматов были продолжены советским
математиком И. М. Гельфандом и его школой.
Однако автоволны наблюдаются не только в биологических
системах. "Уже известно большое число возбудимых сред
небиологического происхождения, в основе которых лежат простые
физические и физико-химические процессы. Наиболее наглядный
пример - волна горения в среде, способной к восстановлению
исходного состояния...
...В частности в подробно изученной химической возбудимой
среде с реакцией Белоусова - Жаботинского осуществляется
процесс окисления с последующим подавлением его за счет
выделения ингибитора" [39, 7].
Специфика автоволн выражается в том, что они описываются
существенно нелинейными уравнениями. Скорость, форма профиля
и амплитуда автоволны не зависят от начальных условий,
приведших к ее возникновению, и однозначно определяются
свойствами среды. В отличие от волн в линейных средах автоволна
локализована в пространстве-до и после ее прохождения элементы
среды остаются в покое.
Автоволновыми колебаниями в нашей стране давно и успешно
занимается горьковская школа академика А. А. Андронова. Это
направление связано с развитием радиотехники и с приложениями
динамической теории колебаний и волн. На связь с этими
классическими достижениями науки синергетика вышла лишь в
самое последнее время.
В качестве примера самоорганизации упомянем еще тепловые
локальные нестационарные структуры, возникающие в плазме. Они
описываются уравнением нелинейной теплопроводности с
источником. В отличие от линейной теплопроводности, которая
приводила к выравниванию температур, нелинейная
теплопроводность приводит к формированию структур. Здесь, как и
в других случаях самоорганизации, структуры возникают на основе
развития флуктуаций (случайных отклонений от средних значений),
если эти флуктуации оказываются поддержанными внешним
воздействием или внутренними процессами. На примере
образования тепловых структур в "режиме с обострением" можно
проиллюстрировать действие принципа подчинения, одного из
наиболее фундаментальных в синергетике. Флуктуация,
развивающаяся быстрее других, как бы "подчиняет" себе остальные
процессы, и в результате все элементы системы оказываются
вовлечены в однокрупномасштабное движение. (Кстати, благодаря
этому феномену подчинения биение нашего сердца подчиняется
одному, наиболее быстрому ритму из тех, которые могут быть
заданы группами синусовых клеток, а если в результате болезни
этого согласования не происходит, наступает фибриляция
сердечной мышцы).
Именно наличие такого подчинения в процессах самоорганизации
и позволяет переходить от бесконечного числа
уравнений для элементов сложной многокомпонентной системы к
одному или немногим уравнениям для описания
медленно затухающих крупномасштабных флуктуаций параметра
порядка. Понятие "параметр порядка", также важнейшее в
синергетике, тесно связано с принципом подчинения. В общем
случае параметром порядка называется та переменная, через
которую можно выразить все остальные, что и возможно в случае
действия принципа подчинения. Вот как определяет понятие
"параметр порядка" Г. Хакен: "В общем случае параметрами
порядка мы будем называть величины или (на языке физики) моды,
если они подчиняют себе другие подсистемы" [76, 231\. При
самоорганизации в системах разной природы в качестве параметра
порядка могут выступать разные величины. Важно то, что они
являются макроскопическими характеристиками системы
(например, температура для тепловых структур). Ю. Л.
Климонтович пишет: "...наличие динамической неустойчивости
частиц газа способствует возможности замены чрезвычайно
сложных и практически неразрешимых обратимых уравнений
движения атомов среды неизмеримо более простыми, но очень
содержательными уравнениями для макроскопических характеристик"
[38, 10].
Вблизи порога самоорганизации, как и вблизи критической
точки фазового перехода второго рода, когерентное
(согласованное, кооперативное) поведение элементов системы
проявляется на расстояниях, превосходящих масштабы
межэлементных взаимодействий в системе. "Когда целые
макроскопические области ведут себя как единый элемент, тонкие
детали взаимодействия между частицами таких областей не
сказываются на поведении последних. В такой ситуации
макроскопические свойства чувствительны только к глобальным
характеристикам системы" [16, 85].
Возможность макроскопического описания сложных
многокомпонентных систем сближает синергетический подход,
разрабатываемый Г. Хакеном, с проблемами термодинамического
описания. Правда, Г. Хакен подчеркивает отличие синергетики от
традиционной термодинамики: "...термодинамика действует в
полную силу только в том случае, если рассматриваемые системы
находятся в тепловом равновесии, термодинамика необратимых
процессов применима только к системам вблизи теплового
равновесия. Синергетические системы в физике, химии и биологии
находятся далеко от теплового равновесия и могут обнаруживать
такие необычные особенности, как колебания... теория информации
и термодинамика изучают статику, тогда как для синергетики
основной интерес
представляет динамика" [75, 361-362}. Однако параллельно с
работами Г. Хакена брюссельская школа во главе с нобелевским
лауреатом И. Пригожиным разрабатывала новую, так сказать,
неравновесную термодинамику. И тот же Г. Хакен в комментариях к
своей ранней книге "Синергетика" отмечал, что важное направление
брюссельской школы - модели химических реакций - по своему
духу близко к синергетике [76]. И хотя И. Пригожин вообще не
употребляет термин "синергетика", научное сообщество относит его
работы по термодинамике диссипативньгх структур к этому
научному направлению.
Важность работ И. Пригожина и его школы для разработки новой
исследовательской программы состоит не только в том, что он дает
определенные модели, связанные с решением уравнений химической
кинетики с учетом пространственной диффузии. Гораздо важнее
решение проблемы общего термодинамического обоснования процессов
самоорганизации. Действительно, упорядоченное движение
10 20 молекул при неустойчивости Бенара с точки зрения
больцмановского принципа упорядоченности практически
невероятно. Больцман, рассматривая энтропию как меру
неупорядоченности системы, показал, что термодинамическое
равновесие замкнутой системы характеризуется максимумом
энтропии и связано с предельно неупорядоченным состоянием.
Максимальная упорядоченность равновесной системы,
обменивающейся энергией (но не массой) с внешней средой, при
заданной температуре определяется минимумом свободной энергии.
Равновесие достигается при низких температурах, минимальной
энергии и малой энтропии. Примером равновесной упорядоченной
структуры является кристалл. При нагревании эта структура
разрушается, сменяясь менее упорядоченным движением молекул в
расплаве и их хаотическом движении в газе (соответственно
увеличивается и энтропия). С точки зрения этих представлений
классической статистической механики возникновение
упорядоченного движения молекул даже в небольших объемах при
высоких энергиях является флуктуацией, вероятность которой очень
мала. Что касается согласованного движения молекул в
макромасштабах (а это типично, как мы видели, для процессов
самоорганизации), то вероятность его осуществления при высоких
температурах практически равна нулю, поскольку в этом случае
согласованным образом должно двигаться огромное количество
элементов среды.
И. Пригожин, исследовавший возникновение упорядоченных
структур в открытых неравновесных системах, по-
казал, 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. Пригожий 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" [62, 327]. Учитывая то
обстоятельство, что система по мере удаления от равновесия
проходит ряд бифуркаций, всякий раз "случайным" образом
реализуя одну из веера возможностей, И. Пригожий отмечает, что в
физику и химию входит "история", поскольку лишь знание
предшествующей истории движения системы при последовательных
бифуркациях обеспечивает объяснение ее положения в настоящем.
Из всего вышесказанного ясно, что независимо от того, будем ли
мы считать синергетику исследовательской программой или
направлением в науке, философско-мировоззренческий контекст ее
осмысления во многом схож
с тем идейным фоном, который привлекался для истолкования
революции в квантовой релятивистской физике. Речь опять идет о
самопроизвольных необратимых качественных изменениях,
происходящих скачкообразно и приводящих к уменьшению
симметрии (Л. Д. Ландау еще в 1934 г. показал, что фазовые
переходы второго рода связаны с уменьшением симметрии), т. е.
соответственно к увеличению упорядоченности, к образованию
новых структур. С философской точки зрения процессы,
описываемые синергетикой,- это процессы становления. Этот
момент осознается самими создателями синергетики. Так, название
одной из книг И. Пригожина в точном переводе звучит так: "От
бытия к становлению" ("From Being to Becoming"). Даже беглое
описание процессов самоорганизации показывает необходимость
обращения ко всей системе категорий, ассоциируемых с понятием
развития (прежде всего речь идет о диалектическом понимании
соотношения категорий "часть" и "целое", "необходимость" и
"случайность", "внешнее" и "внутреннее" и др.). Однако к этим
вопросам мы обратимся во второй главе. А сейчас вернемся к
нашей попытке обосновать положение о том, что синергетика
является общенаучной исследовательской программой.
Хотя и в нынешнем варианте синергетики в ее ядре есть и
достаточно обобщенный математический аппарат, и связанные с
ним понятия и принципы (принцип подчинения, параметр порядка),
и методологические указания по приложению этого теоретического
аппарата * [76, 380], все же формирование абстрактной базисной
теории нельзя считать завершенным, сейчас происходит бурное ее
развитие. Дело в том, что теоретический аппарат, который
находился в центре первых приложений синергетики, является
лишь одним из возможных приближений (диффузионным)
кинетической статистической теории, основателем которой был Л.
Больцман. Между тем примерно с того же времени, когда
появились классические работы Больцмана, существовал другой
путь описания сложных процессов методами динамической теории,
одним из основателей которой выступал А. Пуанкаре. Бурное
развитие динамической теории было связано с изучением именно
таких нелинейных процессов, которые мы сейчас в терминах
синергетики называем процессами самоорганизации. Об одном из
направлений этого развития мы уже говори-
________________________
* См., например, общую схему последовательности действий
при синергетическом описании у Г. Хакена. [76, 380].
ли, упоминая школу А. А Андронова Для разработки общей
динамической теории нелинейных колебаний много сделали такие
советские ученые, как Л И. Мандельштам, А А Витт, Л. С
Понтрягин, Н М. Крылов, Н Н Боголюбов и многие другие. Другое
направление динамической теории неравновесных процессов было
связано с разработкой теории турбулентности (в частности, в связи
с трудностями предсказания погоды) Начало этой работе в 1963 г
положил Э. Лоренц. Важный шаг был сделан в 1971 г Д. Рюэлем и
Ф. Такенсом введением нового математического образа сложного
движения в нелинейной диссипативной системе - странного
аттрактора Огромное значение для решения задач синергетики
имеет такой раздел теории динамических систем, как теория
бифуркации, причем ее применение в синергетике стимулирует
развитие теории бифуркаций за счет учета флуктуаций "Необходимость
синтеза этих двух теорий (динамической и статистической)
особенно остро ощущается в последние годы в связи
с развитием теории самоорганизации - синергетики",- пишет Ю.
Л. Климонтович [38, 3]
Практически речь идет о том, чтобы связать "физику
возникающего" с "физикой существующего" (если пользоваться
образным выражением И Пригожина), т. е связать теории
самоорганизации с фундаментальными физическими теориями При
этом возникают большие методологические проблемы как
соотнести обратимые уравнения динамических теорий с описанием
необратимых .процессов в статистической теории, какой уровень
описания (микроскопический - для динамических теорий или макроскопический
- для статистических) является более фундаментальным;
являются ли классические физические теории
результатом введения непомерных идеализации, в силу чего их
нужно откорректировать, введя диктуемую термодинамикой
необратимость в качестве исходного динамического принципа (как
предлагает И Пригожий), или все же можно сохранить
респектабельность редукционистских принципов и по-прежнему
обусловливать переход к статистике невозможностью полного
описания начальных условий? Без решения этих методологических
проблем успешное завершение формирования абстрактной
базисной теории синергетики невозможно, так как они определяют
различные подходы и к разработке математического аппарата, и к
решению конкретных задач по приложению теории.
Понятно, что во многом признанию того или иного подхода, а
может быть, и их синтезу будут способствовать
эффективность и конкурентоспособность основанных на них
математических моделей Однако уже сейчас ясно, что без
философского осмысления гносеологической ситуации вокруг
синергетики решение и названных, и не названных нами
методологических проблем будет невозможно. Не случайно
научные тексты по синергетике органично включают в себя мысли о
природе времени, о месте необходимости и случайности в описании
процессов эволюции, о различии между организацией и
самоорганизацией, соотношении между целым и частью и т. д
Безусловно, все эти и многие другие философские проблемы
самоорганизации требуют обсуждения, опирающегося на опыт
развития философской мысли. Но полезным, как нам кажется, такое
обсуждение может быть только в том случае, если будет учтен
общенаучный характер синергетической программы, ведь открытие
законов самоорганизации, общих для живой и неживой природы и
для общества, выводит философские проблемы синергетики за
рамки философских проблем физики.
РАСШИРЕНИЕ КАТЕГОРИАЛЬНЫХ ОСНОВАНИИ
ФИЗИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ
1. КАТЕГОРИИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ В ОТРАЖЕНИИ
ПРОЦЕССОВ САМООРГАНИЗАЦИИ
Интертеоретический анализ современной революции в
естествознании, проведенный нами в первой главе, показал, что
главное содержание революционных изменений в области физики
состоит в появлении физических исследовательских программ,
направленных на отражение процессов становления сложных систем
с более высокой степенью упорядоченности, чем исходная.
Напомним что речь идет о самопроизвольных необратимых
процессах самоорганизации.
Мы уже упоминали о том, что переход физики к теоретическому
описанию процессов становления породил многие
методологические проблемы: и связанные с теоретической
реконструкцией самоорганизации (что для физики внове), и
касающиеся соотношения этого нового знания с обширным
массивом познавательных результатов традиционной "физики
существующего". На наш взгляд, прояснению смысла этих
методологических проблем и исследованию возможных путей их
решения будет способствовать категориальный анализ
теоретических моделей самоорганизации. Выбор в арсенале
философских средств анализа естественнонаучного знания именно
категориальных форм его осмысления связан со спецификой
нынешнего этапа в развитии некоторых областей точного
естествознания. Дело в том, что категории мышления являются
граничными определителями смысла. Между тем формулировка
многих проблем, например в современной космологии, обнаруживает
как раз приближение к границам осмысленности. Предельными
по сути в этом смысле являются такие вопросы: что было до начала
времени? каковы условия возникновения материи из ничего? что
было, когда ничего не было? И хотя в формулировках такого рода
присутствует, конечно, доля щегольства, более адекватными
формулировками космологи по сути дела не располагают [59, 147214].
Характерно, что не только в применении к столь экстремальным
и глобальным обстоятельствам, как рождение Вселен-
ной, обнаруживается ограниченность традиционного понимания
используемых физикой категориальных средств. Самоорганизация
диссипативных структур в макроскопических масштабах и
обыденных ситуациях (скажем, образование ячеек Бенара в слое
масла на раскаленной сковороде) также оценивается физиками как
"поразительный пример, демонстрирующий способность
неравновесности служить источником упорядоченности" [47, 13].
Такая оценка связана с неприменимостью к образованию диссипативных
структур классического критерия упорядоченности
Больцмана, ассоциирующего упорядоченность с устойчивостью
равновесных структур типа кристалла.
Оба эти примера показывают ограниченность актуально
использовавшихся традиционной физикой методологических
средств для осмысления неклассических ситуаций, отражаемых
современными физическими концепциями. Речь идет о
необходимости расширения философских оснований физического
знания, прежде всего категориальных форм его осмысления. Такое
расширение может мыслиться как развитие категориальных
структур, эксплицируемых в понятийном аппарате теорий;
связанное с этим обстоятельством расширение содержания понятий,
сопоставляемых с соответствующими категориями; привлечение к
осмыслению познавательных результатов ранее не используемых в
этой области знания категорий.
Поскольку в поле зрения теоретического описания оказывается
становление нового, на наш взгляд, открывается возможность
использования потенциала диалектики как идеальной модели
теоретического воспроизведения процессов развития.
Преимущество подхода с этих позиций состоит в том, что можно
воспользоваться систематизированными группами категорий,
выработанными мировой философской мыслью при отражении
процессов развития человеческого познания и общественной жизни.
Степень адекватности этих категориальных систем понятийным
структурам физических теорий будет свидетельствовать об уровне
отражения последними процессов развития, о перспективах
развития как физического, так и философского знания. То
обстоятельство, что речь идет о теоретическом уровне отражения
процессов становления, побуждает нас обратиться к категориям
сферы сущности. При этом логично прежде всего рассмотреть
экспликацию категорий формообразования в понятийном аппарате
теорий самоорганизации. Во-первых, все эти теории касаются
формирования определенных структур, что определяет уместность
обращения к категориальным средствам отра-
жения именно формообразования. Во-вторых, категориальные
структуры детерминации касаются более глубокого уровня познания
сущности процессов развития, и к ним имеет смысл обратиться
позже.
Существенные отношения формообразования, диалектика
категорий формы и содержания раскрываются через систему
категорий: "элемент" и "структура", "целое" и "часть",
"внутреннее" и "внешнее". Системная связь категорий призвана
воспроизвести объективный ход развития предмета и процесс
познания его сущности. Охарактеризуем вкратце эту связь с точки
зрения диалектики [33].
Проблема отношения формы и содержания исторически
возникла в рамках решения фундаментальной мировоззренческой
проблемы: как возможны постоянство и повторяемость явлений при
их непрерывном изменении? До Гегеля эта проблема
рассматривалась в категориях "форма" и "материя". Гегель отверг
идею неизменности материального субстрата изменений и выдвинул
понятие "содержание", воплощающее единство формы и материи.
Он писал: "Содержание... определено в себе... как принявшая форму
материя" [23,84].
Материалистически переосмысливая гегелевские идеи, К. Маркс
углубил различие содержания и субстрата: содержание - это
субстрат в единстве с его формой. Поэтому обнаружение
материального субстрата - лишь ступень в познании содержания. Глава 3.
Методологические следствия современной революции
в естествознании.
1. РАСШИРЕНИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ В РАМКАХ
ФОРМИРУЮЩИХСЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОГРАММ
Здесь, очевидно, необходимо показать, как связаны две главы
этой книги, почему исследование философских оснований
современной революции в естествознании было сосредоточено на
расширении категориальных оснований точного естествознания. В
процессе изложения мы опирались в основном на один -
предметный - аспект этой связи Имеется в виду то обстоятельство,
что переход физико-химических наук к изучению объектов в
процессе их становления повлек за собой необходимость обращения
к адекватному таким процессам категориальному аппарату:
к категориальным структурам диалектики.
Но для того чтобы сделать из наших исследований
соответствующие методологические выводы, необходимо
рассмотреть еще один, методологический аспект связи выбора
категорий как средства философского анализа развивающегося
знания с выбором исследовательских программ в качестве
методологической модели формы развития науки Практически речь
идет о том, чтобы выяснить место категориального осмысления
познавательных проблем в функционировании исследовательской
программы как формы теоретического освоения действительности.
Ключевым моментом этой связи является проблема понимания.
Что касается философских категорий как предельных определителей
смысла, то их роль в процессе понимания как реконструкции смысла
достаточно ясна. Важно определить место проблемы понимания в
успешном функционировании и развитии исследовательской
программы. Мы уже пытались сделать это в первой главе, воспользовавшись
понятием "интертеория". Но, как нам представляется, эти
предварительные попытки были достаточны для необходимого на
том этапе работы обоснования обращения при анализе становления и
развития новых исследовательских программ к философскому и, в
частности, категориальному контексту этих познавательных процессов.
Однако методологические выводы из категориального
анализа требуют более детальных представлении о месте
понимания в деятельности субъекта теоретического освоения
действительности в процессе реализации им исследовательской
программы. Для прояснения этого вопроса обратимся к
методологическим исследованиям деятельности субъекта по
развитию теории, предпринятым С. Б. Крымским и В. И.
Кузнецовым. "Понимание как реальная гносеологическая проблема,
- пишут они, - при обычной реконструкции хода познания
отсутствует как раз в силу того, что эта реконструкция имеет дело с
вполне определенными познавательными результатами, в
отношении которых уже ясны и очевидны, по крайней мере, их
принципиальные связи" [42, 203].
Та "обычная" реконструкция хода познания, о которой
упоминают Крымский и Кузнецов, связана с кумулятивистским
подходом к познанию как приращению готового знания. Даже
лишенный позитивистских крайностей, он суживает познание, сводя
его к отражению, элиминируя субъект познания и понимания. Мы
уже упоминали в первой главе о том, что для такого
гносеологического подхода характерно неразличение форм
деятельности по получению нового знания и форм его фиксации.
Для теоретического знания в качестве единой формы развития знания
рассматривалась теория.
Стремление методологов исследовать деятельность по
получению нового теоретического знания может приводить к
рассмотрению теории двойственным образом. Так, в интересном
исследовании Крымским и Кузнецовым развития теории как
последовательного решения задач авторы приходят к
необходимости выделения двух значений термина "теория": "...под
теорией подразумевается не только дедуктивная или гипотетикодедуктивная
организация всего имеющегося знания в целом, но и
каждый этап его развития" [42, 108}.
Ограниченная методологическая модель приводит авторов к
противоречивым выводам, хотя само рассмотрение теории в
контексте эвристики продуктивно и позволяет естественным
образом включить в методологический анализ проблему понимания.
Противоречие мы усматриваем в том, что, с одной стороны,
"макротеория" рассматривается как иерархия "микротеорий"
(решений задач), а между отдельными микротеориями отсутствует
отношение выводимости [42, 201], поскольку это отношение между
разными теориями; с другой стороны, "макротеория", как уже
цитировалось выше, выступает гипотетико-дедуктивной системой.
Это противоречие можно было бы снять,
расширив понимание макротеории за пределы стандартной
гипотетико-дедуктивной модели, но. очевидно, гораздо
продуктивнее было бы различение формы развития знания и формы
его фиксации, т. е. формы деятельности по отражению
действительности и системы знания как результата этой
деятельности.
То обстоятельство, что в иерархии микротеорий (в процессе
решения задач) происходит движение от абстрактного к
конкретному (и наоборот) и исходная по степени абстрактности
теория, судя по приводимым примерам, может служить в качестве
аналога абстрактной базисной теории физической
исследовательской программы, дает нам основание использовать
результаты исследования Крымского и Кузнецова в контексте
методологического подхода, рассматривающего исследовательские
программы как форму теоретического освоения мира, т. е. как форму
деятельности по его теоретическому отражению.
Нам импонирует в работе Крымского и Кузнецова, во-первых,
само их обращение к решению задач как способу развития теории.
Известно, что наличие "позитивной эвристики" как признака
"прогрессивного сдвига проблем" было конструктивным моментом
в концепции научно-исследовательских программ Лакатоса [46,
203-270}, и отсутствие аналогичных моментов в концепции
физических исследовательских программ (модифицирующей подход
Лакатоса) хотелось бы восполнить. Во-вторых, важной нам
представляется очевидная в контексте эвристики связь способности
субъекта к решению задач и его способности к пониманию
теоретического знания. "Понимание в системах конкретнонаучного...
знания включено... в эвристический процесс. А в
контексте эвристики понимание конкретно-научной теории
опирается на способность исследователя решать новые задачи,
которые, хотя и генерируются данной системой, требуют
осознанного выхода за ее пределы... Задача решается в процессе
нетривиального развития теории, и конечным пунктом развития
оказывается новая теория" [42, l94\.
Полезным, на наш взгляд, является и наблюдение, согласно
которому новая теория может быть более или менее общей по
сравнению с исходной [42, 202]. Напомним, что речь идет об
иерархии теорий в пределах одной дисциплины: например, о
теориях движения свободной материальной точки, теории движения
маятника и пр. в системе такой дисциплины, как теоретическая
механика.
В терминах концепции исследовательских программ отношение
этих теорий можно охарактеризовать как реа-
лизацию исследовательской программы, в основу которой
положена абстрактная базисная теория. Осознание того факта, что
реализация программы предполагает решение определенных задач,
позволяет поставить вопрос о соотношении теории и метода в
пределах исследовательской программы. Авторы концепции
исследовательских программ считают, что в жесткое ядро
программы входит "некая абстрактная физическая теория (с
комплексом методологических принципов ее построения),-это есть
базисная теория физической исследовательской программы" [11,
50]. Хотелось бы подчеркнуть, что в исследовательской программе
должны быть явным образом сформулированы не только принципы
построения абстрактной базисной теории, но и основные положения
методов перехода от нее к фундаментальным теориям, т. е.
принципы решения конкретных познавательных задач. Куда могут
быть отнесены эти принципы - к "твердому ядру" или к
"защитному поясу", зависит, очевидно, от стадии решения задачи,
от оценки на истинность полученного познавательного результата.
Поскольку исследовательские программы являются не формой
систематизации готового знания, а формой развития научного
познания, они представляют собой весьма динамичные
образования. Пока они работают, они одновременно продолжают
совершенствоваться: успехи определенных методов
свидетельствуют об истинности теоретических соображений,
положенных в их основу, что может способствовать их переходу из
"защитного пояса" в "жесткое ядро" и соответственно его
развитию.
Кроме того, следует иметь в виду, что научное сообщество
может развивать конкурирующие исследовательские программы,
постоянно оценивая их по степени эффективности. Возможен и
вариант, при котором в формирующейся исследовательской
программе на роль твердого ядра могут претендовать разные
теоретические подходы, которые впоследствии могут обнаружить и
свою близость. Так, при формировании ядра квантовомеханической
программы была обнаружена теоретическая
эквивалентность волнового и матричного подходов.
Близкая ситуация сложилась в синергетике как формирующейся
исследовательской программе. Если подход к
описанию самоорганизации на основе динамических теорий и метод
кинетических моделей различаются методологическими
основаниями и их в принципе можно рассматривать как основу
формирования конкурирующих программ, то применение к
описанию процессов самоорга-
низации методов теории фазовых переходов оказывается столь
схожим по своим основаниям с методом кинетических моделей, что
здесь речь может идти скорее об установлении их теоретической
близости и возможном объединении [78, 295] в ядре одной
программы. Впрочем, все перечисленные подходы приводят к
сходным типам нелинейных уравнений и соответственно к одним и
тем же типам решений. Так что не исключено, что в результате синергетика
все же сформируется в единую программу. И в этом
процессе, на наш взгляд, важную роль призвано сыграть
философское осмысление как познавательных результатов, так и
методов их получения. Философское же осмысление-это прежде
всего категориальное осмысление.
И вот здесь мы подходим к вопросу, сформулированному в
начале главы: каково место категориального осмысления методов
познания и познавательных результатов в развитии и реализации
исследовательских программ? Мы предполагали возможность
существования специфики функционирования категориального
аппарата в рамках исследовательской программы, поскольку,
рассматривая ее как форму теоретического освоения
действительности, отличали ее как способ деятельности субъекта от
теории как формы фиксации готового знания. Здесь уместно, на наш
взгляд, сопоставление вышеназванных форм с различными
аспектами трактовки познания: познание как отражение
действительности и познание как духовное производство. В первом
случае речь идет о бесконечном процессе, результат которого -
истина как процесс - предстает в единстве абсолютного и
относительного в форме теории. Во втором случае имеется в виду
решение конечных познавательных и практических задач. В
качестве формы организации духовного производства, очевидно, и
может выступать исследовательская программа, а конкретные
теории являются "продуктом" этого производства. Причем речь
идет не о разрозненных теориях, а об их комплексе. Такие комплексы
теорий, связанные единым подходом к предмету исследования,
общим кругом идей и понятий, короче говоря, единой
концепцией, В. Гейзенберг удачно назвал концептуальной
системой*.
Понятно, что такое разделение аспектов познания определяется
целями философского исследования и в известной мере условно. Но
различение этих аспектов позволит
________________________
* Гейзенберг выделял в современной ему физике пять концептуальных
систем.
избежать односторонности и подмены одного аспекта другим при
изучении реальных познавательных процессов. Что касается
исследовательских программ, то единство указанных аспектов
проявляется здесь в том, что формирование и развитие программ,
как уже было сказано, неотделимы от оценки на истинность
конкретных теорий как реализации этих программ, т. е. как
"продуктов" духовного производства.
И все же исследовательские программы отличает нацеленность
на действие, на дальнейшее развитие знания, на применение
методов. Это сказывается и в том, что исходные положения
абстрактных базисных теорий формулируются в виде принципов.
Принцип же, как известно,- субъективное выражение закона, он
выступает в качестве требований к деятельности субъекта. Таковы
принципы перенормируемости и симметрии в ядре программы унитарных
калибровочных теорий. Они определяют требования к
построению конкретных теорий и задают как определенные
процедуры проверки соответствия этим требованиям со стороны
теорий, так и основные положения методов их построения. Таков и
принцип подчинения в синергетической исследовательской
программе.
По мере укрепления статуса принципов на основе их
эффективного применения вырабатывается философское их
обоснование в связи с развитием соответствующей научной
картины мира и категориальным осмыслением терминов
полученных конкретно-научных теорий. Так, принцип симметрии
осмысливается на основе представлений о гармонии мира, а
спонтанное нарушение симметрии трактуется с помощью идеи
саморазвития материи. Принцип подчинения может быть
сопоставлен процессу формирования целым своих частей.
Таким образом, категории, благодаря своей всеобщности,
способствуют генерализации [18, 151] и универсализации [42,
123-124] знания, которые характерны для перехода от теорий к
высшей форме систематизации теоретического знания - научной
картине мира.
Пока мы, как видим, находимся в рамках категориального
осмысления теории как формы отражения действительности и
зафиксировали ту функцию категорий, которая связана с
осознанием истины, выраженной в теории [40, 60}. Здесь
понимание, как приобщение понимаемого. к миру человеческой
культуры, происходит за счет вовлечения теоретического знания в
мировоззренческий контекст, в котором понятия "мир" и
"человек" неразделимы.
Являясь важнейшим компонентом мировоззрения - миро-
представлением, научная картина мира связывает результаты
теоретического освоения мира с его духовно-практическим
освоением
Получив в научной картине мира философское обоснование,
принципы построения абстрактной базисной теории приобретают
статус методологических принципов, регулируя деятельность
ученых по теоретическому отражению определенного круга
явлений действительности.
Таким образом, оказывается, что один и тот же принцип в
зависимости от его места в познавательном процессе приобретает
различные функции. Так, принцип локальной симметрии и ее
спонтанного нарушения, выступая в качестве математически
определенного алгоритма деятельности ученого по построению
определенного варианта унитарной калибровочной теории, в
содержании этой теории (например, в экспериментально
подтвержденной единой теории электромагнитных и слабых
взаимодействий Вайнберга и Салама) оказывается теоретическим
принципом, отражающим определенные стороны
действительности. Будучи же осмыслен с помощью категорий
"гармония", "развитие", "мир" в научной картине мира,
преобразованной на основе обобщения нового теоретического
знания, принцип локальной симметрии и ее спонтанного нарушения
приобретает статус методологического принципа абстрактной
базисной теории физической исследовательской программы. В
этом своем статусе он выступает в качестве регулятива
деятельности ученого, являясь важной частью его
методологического сознания
Чтобы привести более знакомый и признанный пример,
сошлемся на математически выраженное соотношение неопределенностей
Гейзенберга и интерпретирующий его принцип
дополнительности Бора, имеющий статус методологического
принципа в квантово-механической исследовательской программе.
Принцип дополнительности сформулирован на основе
философского истолкования соотношения неопределенностей.
Истолкование в рамках диалектико-материалистической трактовки
копенгагенской интерпретации квантовой механики академиком В.
А. Фоком зиждется на таких философских категориях, как
"субъект" и "объект", "активность субъекта", "противоречие",
"возможность", "практика". Принцип относительности к средствам
наблюдения, потенциальная возможность микрообъекта проявлять
волновые или корпускулярные свойства в зависимости от
экспериментальной ситуации - вот конкретное методологическое
воплощение наз-
ванных категорий, результат осмысления с их помощью
реальной познавательной ситуации
Те методологические принципы, о которых мы ведем речь,
являются еще более конкретными, чем принципы методологии
определенной частной науки Это принципы не просто физики, а
квантовой физики, квантово-релятивистских теорий и т. д. Таким
образом, мысль (высказывавшаяся, в частности, П Фейерабендом в
"анархической" форме) о методологическом плюрализме [72,
125-450], о невозможности задания единого списка
методологических принципов построения теории в любой области
знания (идеал позитивизма) получает, казалось бы, неожиданное
подтверждение
Вопрос о месте методологических принципов в концепции
физических исследовательских программ, об их соотношении с
традиционно признаваемыми регулятивами методологии
физической науки заслуживает особого рассмотрения, потребует
специальных методологических исследований. Однако уже сейчас
можно сказать, что многие общие методологические принципы,
связанные с важнейшими гносеологическими и
мировоззренческими положениями, либо сохраняют свое значение,
либо получают свое конкретизированное воплощение в
методологическом содержании определенных исследовательских
программ. Так, полностью сохраняет свое значение принцип соответствия,
выражающий диалектику абсолютной и относительной
истины применительно к соотношению старой и новой теорий
Например, единая теория электромагнитных и слабых
взаимодействий содержит указание на условия, при которых за
счет нарушения симметрии эти взаимодействия разделяются и
становится применимой квантовая электродинамика как теория
электромагнитных взаимодействий. Неравновесная
термодинамика И Пригожина, определяя границы применимости
классической термодинамики и формулируя условия локального
уменьшения энтропии, сохраняет значение второго закона
термодинамики для более общих систем, включающих самоорганизующиеся,
передающие среде избыток произведенной
энтропии. Сохраняет свое значение и принцип проверяемости
теорий, выражающий значение практики как критерия истины. Как
видим, однако, полем действия этих принципов является не
собственно исследовательская программа, а концептуальная
система теорий, ее реализующая. Обратимся теперь к
методологическим принципам, действующим в рамках самой
исследовательской программы.
Принцип перенормируемости, определяющий выбор среди
возможных вариантов унитарных калибровочных теории
сопоставляемых с экспериментом конструкций, хотя и связан с
требованием проверяемости, по своим функциям сходен с
принципом простоты.
Несколько иную судьбу имеют те методологические принципы
физики, которые связаны с определенными онтологическими
предположениями. Если эти предположения основаны на
преувеличении эвристической роли одной из парных категорий, то
они могут быть дополнены, расширены или изменены учетом
противоположной стороны и более глубоким пониманием их
диалектического соотношения. Такие изменения произошли с
методологическими установками, воплощающими категории
целого и части. Сведение целого к частям и их взаимодействию,
выразившееся в принципах редукционизма и элементаризма и
уместное при идеализациях, связанных с изучением ставших
объектов, как было показано, проявило свою ограниченность при
переходе к описанию процессов самоорганизации. Принцип
подчинения в синергетике выражает механизм становления целого,
формирования целым своих частей. Что касается отношении между
этим новым принципом и принципами элементаризма и
редукционизма, то пока кажется очевидным, что области
применения принципа редукционизма и принципа подчинения
полностью разнесены. Что же касается принципа элементаризма, то
можно предположить, что его значение сохранится и в теориях
самоорганизации, где для понимания глобальных эффектов важно
знать и их элементную базу, и близкодействующие силы между
элементами в каждом конкретном случае самоорганизации, чтобы
правильно определять значения коэффициентов в общих
нелинейных уравнениях теории самоорганизации.
Проводимое нами соотнесение отдельных методологических
принципов исследовательских программ с отдельными парами
категорий является методологической абстракцией. Эвристическую
роль в формировании теорий самоорганизации играют целостные
категориальные структуры. В особенности это касается группы
категорий детерминации, что было показано в последнем
параграфе второй главы. Понятию "порядок через флуктуации" в
его методологической функции должен быть сопоставлен в качестве
философского обоснования не принцип причинности из
методологии классической физики и даже не принцип
вероятностной причинности из методологии квантовой физики, а та
категориальная модель детерминации,
которая соответствует историческому рассмотрению объекта.
Таким образом, принцип упорядочения через флуктуации
необходимо рассматривать в тесной связи с принципом историзма,
впервые занявшим такое важное место в физических и химических
теориях. Его введение сближает физико-химические и
биологические науки в их методологических основаниях. Это
обстоятельство подчеркивают ученые, используя биологическую
терминологию для выражения общих синергетических
закономерностей: "Основные причины упорядочения могут быть
сформулированы в виде принципа обобщенного дарвинизма, суть
которого сводится к следующему: пространственные, временные и
пространственно-временные структуры в органическом и
неорганическом мире возникают как проявление коллективных
колебаний через флуктуации, их взаимодействие и отбор тех из
них, которые обладают наибольшим временем релаксации" [79,
132]. Вопрос о новой ситуации в соотношении естественных наук
уже был затронут выше в связи с проблемой изучения живого.
Более общее его рассмотрение в связи с естественнонаучным
освоением процессов самоорганизации будет возможно, на наш
взгляд, несколько позже, когда синергетика как общенаучная
исследовательская программа изучения процессов
самоорганизации продвинется дальше по пути своего формирования.
Теперь же вернемся к рассмотрению вопроса о роли категориального
осмысления методов и результатов познания
субъектом (т. е. их понимания) в осуществлении познавательного
процесса как реализации исследовательских программ. "С точки
зрения философской существенно, что неизбежно обнаружится
несколько уровней понимания, понимание разной глубины... - от
"запомнить и научиться употреблять" до понимания как оценки с
общемировоззренческих позиций" [61, 23]. В этом смысле тот или
иной уровень понимания (хотя бы как понимания нерешенной
проблемы, задачи) постоянно присутствует в научном сообществе
при разработке им определенной исследовательской программы.
Контекст этого понимания (интертеоретический фон, по нашей
терминологии) может далеко выходить за пределы этой
программы, а кроме того, он постоянно меняется с развитием
программы и учетом степени эффективности применения ее
методов.
На наш взгляд, зрелость программы знаменуется тем уровнем
ее понимания субъектом, когда возможно осознание ее принципов
с мировоззренческих позиций. Необходимым моментом такого
уровня понимания является
адекватное категориальное осмысление полученных познавательных
результатов (конкретно-научных теорий, прошедших
экспериментальную проверку, т. е. оценку на истинность). На этой
основе возможно расширение метода, применяемого при
построении этой теории (и имеющего, конечно, некоторое
предварительное основание, например, аналогию в
математическом описании различных явлений, как при
становлении синергетики), за рамки его технической стороны до
уровня методологического сознания. Именно на этом этапе
категории, проявляя себя как всеобщие формы мышления,
выполняют методологическую и эвристическую функцию
благодаря их экспликации в системе методологических принципов
абстрактной базисной теории.
Такой взгляд на развитие исследовательских программ вполне
вписывается в устоявшиеся взгляды современной методологии
науки. Описанная выше ситуация может быть выражена в терминах
стиля мышления *. Действительно, если рассматривать
методологическое сознание как единство метода и стиля, а стиль
рассматривать как способ погружения метода в конкретный
материал, то тогда расширение метода до методологического
сознания и означает формирование соответствующего стиля мышления.
А такое формирование предполагает и реализацию
эвристичности определенных групп категорий, и соответствующий
способ видения мира
Таким образом, категориальное осмысление теорий, развитых в
рамках формирующейся исследовательской программы,
способствует выработке соответствующего стиля мышления,
философскому обоснованию методологических принципов
построения абстрактной базисной теории и способов ее
применения.
2. НЕЛИНЕЙНОЕ МЫШЛЕНИЕ-НОВЫЙ СТИЛЬ МЫШЛЕНИЯ В
СОВРЕМЕННОМ ТОЧНОМ ЕСТЕСТВОЗНАНИИ
Задача этого параграфа - рассмотрение такого важнейшего
следствия современной революции в естествознании, как
формирование нового стиля научного мышления. Мы принимаем в
качестве его обозначения термин "нелинейное мышление", уже
спорадически употребляемый ес-
__________________
*Мы используем понимание стиля, данное в работах
С.Б.Крымского [40, 88-108].
тествоиспытателями. Он удачно подчеркивает главное обстоятельство,
при котором оказываются неприменимыми старые
научные подходы, казавшиеся ранее универсальными. Учет
нелинейности физических взаимодействий, биологических и
социальных процессов выдвигает на первый план неустойчивость и
неоднозначность ситуации выбора и его необратимость,
самопроизвольность процессов формирования новых структур из
элементов среды и нелокальный характер действия при этом
параметров порядка, обеспечивающий целостность
новообразований. Понятно, что старое, "линейное" мышление,
ориентированное на универсальность действия обратимых
динамических законов, здесь принципиально непригодно.
Нелинейное мышление как новый стиль научного мышления -
явление формирующееся, в самосознании ученых оно представлено
несистематично, скорее в виде ряда черт, выраженных в форме
отрицания стандартов классической науки: неустойчивость и
неравновесность рассматриваемых систем; необратимость
процессов самоорганизации; нарушение симметрии в унитарных
калибровочных теориях и т. д. Однако философское исследование
нелинейного мышления как нового стиля научного мышления
призвано не только прояснить его особенности и место в
современной методологии науки.
Само формирование стиля научного мышления принципиально
невозможно без методологической рефлексии. Ее исходный
уровень - внутринаучная методологическая рефлексия ученыхестествоиспытателей.
Но развитое методологическое сознание
предполагает и собственно философское осмысление процессов
развития научного познания. Расширение метода до уровня
методологического сознания и означает формирование стиля
научного мышления [40, 94-104]. Т. е. формирование стиля
мышления в известном смысле синтезирует методологические
усилия определенного исторического периода в данной области
науки. Это очевидно и из тех определений понятия "стиль
мышления", которые приняты в методологии науки. Приведем
здесь то развернутое определение, которое дает Л. А. Микешина на
основе анализа оснований классификаций стилей научного
мышления, данных в работах ряда методологов науки: "...стиль
научного мышления функционирует в науке как динамическая
система методологических принципов и нормативов,
детерминирующих структуру научного знания, его конкретноисторическую
форму. Стиль мышления предопределяется научной
картиной мира, задающей общие представления о структуре и за-
кономерностях действительности в рамках определенного типа
научно-познавательных процедур и мировоззрения" {52,96].
Очевидно, что ни новая научная картина мира (НКМ), ни система
методологических принципов не существуют еще в Самосознании
научного сообщества, когда алгоритмы деятельности на основе
математической аналогии или в рамках математической гипотезы
обнаруживают свою эффективность в еще не освоенной области
действительности. На этом этапе несоответствие новых результатов
принятым стандартам видения мира и научного объяснения
фиксируется подчеркиванием "странности" поведения новых
объектов науки ("странность" как характеристика элементарных
частиц, например). Так, основатели синергетики подчеркивали
"неожиданность" в поведении самоорганизующихся систем,
Говорить о появлении нового стиля научного мышления можно
лишь тогда, когда расширение НКМ на основе новых научных
результатов и категориальное осмысление понятийных структур
новых теорий станут адекватными новому уровню научного
познания действительности.
Собственно, все содержание этой книги и было посвящено
таким процессам в развитии методологии современного точного
естествознания: и фиксации сделанного учеными и методологами,
и попытке внести в эту работу формирования нелинейного
мышления свой вклад. Суммируя все вышеизложенное, мы и
воспользуемся методологической категорией стиля научного
мышления. При этом, следуя за С. Б. Крымским [40, 80-107], мы
будем рассматривать новый стиль мышления, во-первых, как
реализацию эвристичности определенных групп категорий; вовторых,
в связи с соответствующим способом видения мира
(парадигма, НКМ); и, в-третьих, как способ применения метода,
способ погружения его в конкретный материал. Последний аспект
предполагает рассмотрение системы методологических принципов
построения конкретно-научных теорий, принятой в данную
историческую эпоху.
Обратимся сначала к способу видения мира, соответствующему
нелинейному мышлению.
Как пишут в своей книге "Порядок из хаоса" И. Пригожин и И.
Стэнгерс, "наше видение природы претерпевает радикальные
изменения в сторону множественности, темпоральности и
сложности" 163, 41]. Отказ от таких предпосылок классической
науки, как представление о фундаментальной простоте
универсальных законов, обратимых во времени и чуждых
случайности, не является лишь внутренним делом научного
сообщества. Научная
картина мира как компонент мировоззрения человека не может
не затрагивать существенных вопросов развития культуры. И если
в мире, описываемом классической наукой, природа выступает как
автомат, всецело чуждый человеку, а научная рациональность не в
силах вместить в себя столь важные для существования человека
моменты, как необратимость существования и свобода выбора, то
это уже не просто коллизии научной мысли, а основания
культурного кризиса.
Признаки этого кризиса - в обращении к иррациональности и
мистике во всем, что касается человека, отчужденного
классической наукой от природы, в позитивистском отказе от
идеалов объективности в науке. Осознание пределов классической
науки, связанное как с развитием самой науки, так и с тенденциями
развития социума в сторону открытости, множественности
культурных альтернатив, изменило ситуацию: "Перед нами не
стоит прежняя дилемма трагического выбора между наукой,
обрекающей человека на изоляцию в окружающем его мире,
лишенном волшебного очарования, и антинаучными
иррациональными протестами... потому что мы как ученые
начинаем нащупывать свой путь к сложным процессам,
формирующим наиболее знакомый нам мир - мир природы, в
котором развиваются живые существа и их сообщества. Мы...
вступаем в мир становящегося, возникающего" [63,79].
Итак, точка зрения видения мира в современном точном
естествознании - это точка зрения развития. Все объекты этого
мира, включая сам мир, рассматриваются в научной картине мира
как становящиеся, развивающиеся объекты. Соответственно
трактуются всеобщие формы бытия этого мира и в этом мире,
выступающие как онтологические соответствия важнейших
категориальных соотношений, воплощенных в понятийных
структурах теорий самоорганизации.
Так, целое уже не собирается из кубиков-частей, а формирует в
своем развитии либо свой элементный состав (космологические
сценарии, основанные на унитарных калибровочных теориях
элементарных частиц и их взаимодействий), либо части из
наличных элементов среды (диссипативные структуры всех видов).
Развитие целого детерминировано законами лишь на определенных
этапах между пунктами, где возникают ситуации выбора (бифуркации
как возможность двух равновероятных решений нелинейных
уравнений) и случайность необратимым образом определяет
рождение новой необходимости. Внутреннее
необратимое время становления новой структуры (темп
событий) нелокально, непредставимо как сумма моментов, как
параметр, аналогичный пространственным параметрам.
Неустойчивость, характерная для критических значений
параметров в точках бифуркации, делает неприменимым понятие
траектории, определяет нелокальность пространственных
характеристик развивающихся объектов; на эту же черту
пространственной нелокальности работает глобальный характер
самоорганизации: пространственные масштабы этих процессов во
много раз превышают масштабы актов взаимодействия между
элементами среды (как бы дальнодействие). Конкуренция
флуктуаций, выживание поддержанной извне или наиболее быстро
развивающейся флуктуации, подавление остальных флуктуативных
процессов или установление когерентности сходных
флуктуаций по всему пространству исходной системы (принцип
подчинения) обеспечивают глобальность процесса самоорганизации.
Признается роль размеров исходной системы для
образования новых структур: критический размер, начиная с
которого возможна самоорганизация, влияние размеров на ход
самоорганизации.
Таковы некоторые черты мира, открытые новыми естественнонаучными
теориями и обобщенные в соответствующей
НКМ. Хотелось бы подчеркнуть, что эту картину мира нельзя
назвать собственно физической, хотя она развивает то, что в свое
время ею было. И хотя развитие физики привело к появлению (в
том числе) физики живого, нынешняя НКМ не есть результат
физической экспансии. Единые принципы описания, скажем,
живого, взятого как в физическом, так и в химическом и в
биологическом аспектах, дают основание для более серьезного
прочтения синтеза современного естествознания в единую НКМ.
Более того, единство человека и природы, знаменующее
культурологический вывод современной революции в
естествознании, позволяет включить в эту научную кар-гину мира
человека в неразрывности его природной и социальной ипостасей.
Речь идет не только об описании социума в терминах синергетики
(хотя такие попытки все более основательны и успешны). В данном
случае не менее важно обоснование в рамках НКМ уместности
человеческой деятельности в этом мире и возможной ее соразмерности
ему. Вот что пишут об этом И. Пригожин и И. Стэнгерс:
"...сложные системы обладают высокой чувствительностью по
отношению к флуктуациям. Это вселяет в нас одновременно и
надежду и тревогу: надежду на то, что даже малые флуктуации
могут усиливаться и
изменять всю их структуру (это означает, в частности, что
индивидуальная активность вовсе не обречена на бессмысленность);
тревогу-потому, что наш мир навсегда лишился
гарантий стабильных, непреходящих законов. Мы живем в опасном
и неопределенном мире, внушающем не чувство слепой
уверенности, а лишь... чувство умеренной надежды" [63, 386]. В
этом отрывке речь идет об обществе как о сложной системе.
Однако специфика нынешней ситуации состоит в том, что в
современной НКМ осознано единство в отношении человека к
обществу и к природе.
В рамках НКМ классической науки человеческое действие
вообще не обосновывалось, поскольку возможное природное
описание человека было бы карикатурой на него, как мыслящее
существо со свободой воли (отсюда дуализм Канта в понимании
человека). Выведение человека за пределы пассивной природы,
отделение законов общественной жизни от жизни природы было
исходным мировоззренческим пунктом антропоцентрического
технок-ратизма по отношению к природе ("не можем ждать милости")
и нынешних экологических трагедий.
Напротив, нынешняя тенденция к осознанию единства человека
и природы, природы и общества дает шанс новому пониманию
ответственности человека за свои действия, поскольку и слабые
флуктуации, вносимые им в природное существование, усиливаясь,
могут, как мы знаем теперь, иметь планетарные последствия (и есть
надежда, что не только отрицательные - при наличии знания и
доброй воли).
Дополнительный момент вносится возможностью малых
воздействий в критических точках определять путь развития
системы в гносеологическую ситуацию, выявляя новые аспекты
активности субъекта в процессе познания.
Следует подчеркнуть, что развитие НКМ, основываясь на
реальных успехах теорий самоорганизации, не является простой
констатацией синтезируемого знания. Синтез этот, имея мощное
философское подспорье в диалектических традициях осмысления
мира, естественно, опережает ход развития науки, в частности
реализацию синергети-ческой исследовательской программы. Но, с
другой стороны, без такого опережения может ли идти речь о
методологическом и эвристическом значении картины мира?
Описывая новую НКМ, мы опирались на определенный круг
категориальных соотношений, акцентируя внимание на их
онтологизации. Такой взгляд на картину мира, собственно, и есть
взгляд с точки зрения стиля научного
мышления. Действительно, ведь стиль мышления рассматривается
нами как осознание научной истины, формой фиксации
которой выступает НКМ [41, 198], а определяющим моментом в
стиле мышления - эвристичность тех или иных групп категорий.
По нашему мнению, специфика нелинейного мышления
определяется не тем, что еще какие-то философские категории
оказались освоены научным сообществом, обнаружившим их
применимость и эвристичность при изучении новых объектов
познания. Так, группа категорий детерминации, действующих в
нелинейном мышлении, по сравнению со стилем мышления
квантовой физики обогатилась категориями "основания" и
"условия". Но это обстоятельство отнюдь не исчерпывает
сущности такого события, как формирование нелинейного
мышления. Новый стиль мышления - не очередное расширение
стилей мышления предшествующей "физики существующего". В
известном смысле он противостоит этому стилю вообще. Что
имеется в виду?
До сих пор каждый новый шаг в развитии физики расширял
возможности физического мышления, снимая те или иные
ограничения на использование эвристической силы тех или иных
категорий. Так, способ осознания детерминированности
физических событий по сравнению с механическим пониманием
необходимости причинно-следственной связи обогатился с
развитием кинетических теорий категорией случайности, а
впоследствии, с созданием квантовой механики - категориями
возможности и действительности. Однако при всей
методологической значимости выработки концепции
вероятностной причинности обратимость динамических законов
квантовой механики накладывала ограничения на возможности
квантовомеханиче-ского стиля мышления. Это сказалось, в
частности, при попытках создания квантовой химии. Химическое
знание, включающее неэлиминируемый момент необратимости
большинства химических реакций, оказалось невыразимым в
терминах квантовой механики.
Правда, долгое время физики считали, что если какую-либо
науку нельзя перестроить по физическому образцу или свести к
физике, то тем хуже для этой науки. Положение лидера
естествознания, точность физического знания, успехи в его
развитии и практическом применении способствовали уверенности
в эффективности выработанного способа мышления.
Интересно, что и философская оценка стиля мышления
линейной физики при его сравнении с диалектикой зача-
стую отдавала предпочтение точности естественнонаучных
неисторичных методов (тем хуже для диалектики). Известны
концепции, исключившие из сферы действия принципа развития
неорганическую природу со ссылкой на естествознание.
Представления об универсальности диалектического метода явно
или неявно, рассматривались как устаревшие. За диалектикой
оставлялись сфера познания, живая природа и общество. К каким
парадоксам в мировоззрении и кризисным явлениям в культуре
приводит такое деление, мы уже говорили. Однако чем дальше, тем
в большей степени элементы диалектики становились достоянием
физического стиля мышления. Единство прерывности и
непрерывности, пространства и времени, возможного и
действительного, необходимого и случайного отнюдь не
игнорировалось в физике XX в., и осознание такого
диалектического единства проявило свой эвристический потенциал
в большой мере. Но, конечно, без учета становления,
необратимости, т. е. развития изучаемых объектов, условия
применимости диалектики как метода были весьма ограничены.
Поэтому часто методологи науки говорили о модификациях
диалектики в естественнонаучных методах.
Собственно, именно поэтому в работах по стилю мышления
речь шла об эвристичности отдельных категорий, их пар, их групп.
Новизна современной ситуации, на наш взгляд, состоит в том, что в
нелинейном мышлении эври-стичными оказываются целостные
категориальные структуры диалектики как метода.
Во второй главе речь шла о том, как работают категориальные
структуры детерминации и формообразования при осмыслении
процессов самоорганизации. Таким, образом, методологический
потенциал диалектики как философского метода стал, наконец,
применим в современной физике. Интересно, что физики пришли к
необходимости применения диалектики не специально, а просто в
результате имманентного развития своей науки. Правда, достоянием
общего мнения в научном сообществе этот факт
формирования нового стиля мышления еще не стал. Сторонники
прежних парадигм предпочитают либо не признавать новое
научное направление, либо требовать его истолкования в рамках
традиционных методологических установок.
Сложность современной ситуации состоит еще и в том, что
применение нелинейных методов выводит научные дисциплины за
прежние рамки. Так, физика высоких энергий смыкается с
космологией; нелинейная термодинамика
выходит и на физическую, и на химическую кинетику; возникают
такие новые научные дисциплины, как физика живого.
Таким образом, формируются не просто новый стиль мышления, а
новые научные сообщества его носителей.
И опять-таки тесными оказываются рамки традиционных
представлений методологии науки. Невозможно вести речь лишь о
соотношении теорий с НКМ и стилем научного мышления. Говоря
о формировании стиля научного мышления, уместно пользоваться
методологической моделью исследовательских программ. Являясь
формой развития знания, программы, естественно, выводят
методологическое описание деятельности ученых за рамки форм
фиксации готового знания (теории и их концептуальные системы),
за разделительные барьеры научных дисциплин.
Исходя из нашей методологической гипотезы о том, что
синергетика является первой общенаучной исследовательской
программой, и памятуя о том, что ее абстрактная базисная теория
преемственно связана прежде всего с развитием физики, попробуем
очертить круг методологических принципов, определяющих способ
погружения нелинейных методов в конкретный материал. Этопринципы
реализации исследовательской программы и
одновременно ядро нового стиля мышления - нелинейного
мышления.
В предыдущем параграфе показано, что в случае описания
нелинейного стиля мышления речь не идет о задании на все
времена исчерпывающего списка методологических принципов.
Позитивистский идеал полного описания критериев научности не
может быть осуществлен хотя бы потому, что границы научной
рациональности, к счастью, расширяются. Это не означает, что
наука вообще теряет отличие от других способов духовного
освоения действительности. Ее границы существуют и могут быть.
в частности, обозначены общими методологическими требованиями
к теории как продукту научной деятельности способу
фиксации научного знания.
В сохранении значения этих требований, формулировка
которых оказалась позитивным наследием позитивизма, возможно,
проявляется своеобразный принцип соответствия в методологии
науки. В последние десятилетия внимание методологов
переместилось с форм фиксации готового знания к деятельности
ученых по его развитию Однако то, что было установлено в
результате методологических исследований по отношению к
продуктам научной деятельности, сохраняет значение
методологической
истины, получая при этом более четкие пределы применимости.
Общие методологические установки, воплощающие и
конкретизирующие философские положения теории познания
(принцип соответствия, требование проверяемости теории,
требование принципиальной простоты теории), безусловно,
регулируют деятельность ученых, формулируя требования к
результату их деятельности. Сохранение значения этих принципов
во многом определяется и их высокой общностью, и
эпистемологической ориентацией, и, при всей их эвристичности,
обращенностью к результатам познания.
Однако, как уже было сказано в предыдущем параграфе,
деятельность ученых регулируется в определенный исторический
период в рамках данной исследовательской программы
значительно более конкретными и содержательными
методологическими принципами. Последние опираются на
определенные онтологические предпосылки, выраженные в
соответствующей картине мира, и воплощают соответствующие
философские категории, эвристичность которых фиксируется в
соответствующем стиле мышления.
Так, исследовательская программа механики включала в себя
принцип дальнодействия, способствовавший реализации
положений абстрактной базисной теории (теоретической механики
Лагранжа и Гамильтона) в механических теориях различных
областей действительности. Принцип дальнодействия в
механической картине мира был связан с абсолютными
пространством и временем, с предположением о возможности
бесконечной скорости взаимодействия, о разделенности
дискретных корпускул вакуумом и т. д. Но свидетельствует ли о
ненаучности теорий механики то обстоятельство, что в полевой
исследовательской программе действует принцип близкодействия,
воплощающий категорию непрерывности? Нет, это означает лишь
исчерпание действенности механической программы. Однако
обобщенные принципы теоретической механики продолжают
действовать в других исследовательских программах (скажем, тот
же принцип дальнодействия в квантовомеханической программе и
даже в квантовополе-вой применительно к внутренним
взаимодействиям стабильных объектов: атом, молекула).
Таким образом, в разных исследовательских программах могут
действовать противоположные методологические принципы.
Развитие познания и на методологическом Уровне идет от тезиса к
антитезису; что касается конкрет-
ного примера с принципами близкодействия и дальнодействия,
то в современных исследовательских программах в известной
степени осуществлен их синтез (с некоторым изменением смысла,
конечно). Так, глобальные эффекты в самоорганизующихся
структурах осуществляются со скоростью, значительно
превышающей скорость распространения действия между
элементами среды близкодействующих сил.
Итак, если речь идет о конкретных методологических
принципах, то они могут быть сходными для группы теорий, но
только если эти теории являются результатом реализации одной
исследовательской программы. Для разных программ набор
методологических принципов может отличаться в большей или
меньшей степени. Так что "умеренный" методологический
плюрализм может иметь не только право на существование, но и
методологическое обоснование.
Мы сделали это отступление, чтобы объяснить, о каком типе
методологических принципов будет идти речь при описании
нелинейного стиля научного мышления. Эти методологические
принципы являются результатом мировоззренческого и
категориального осмысления исходных теоретических принципов
абстрактных базисных теорий синергетической программы и
программы создания унитарных калибровочных теорий. Нам не
хотелось бы сейчас предлагать их названия. Как уже отмечалось,
методологическое содержание приобретают сами теоретические
принципы абстрактных базисных теорий: принцип подчинения в
синергетике, принцип локальной симметрии и ее спонтанного
нарушения в программе калибровочных теорий.
Процесс методологического осмысления исходных принципов
абстрактной базисной теории идет паоаллельно с содержательной
интерпретацией соответствующих математических форм, ведь не
следует забывать, что исходными этапами в формировании ядра
рассматриваемых нами исследовательских программ являются
математическая гипотеза (в физике высоких энергий) и
математическая аналогия (в синергетике). Оба процесса отнюдь не
завершены, продолжается и совершенствование математического
аппарата. Все это создает большие трудности в вычленении общих
методологических принципов нового стиля мышления из
содержательных алгоритмических предписаний применения
нелинейных методов при создании конкретных теорий
самоорганизации. В работах естествоиспытателей при всей
философской искушенности
многих из них указанные выше аспекты конкретного
содержания и общее осмысление все же не разнесены.
Положение методолога несколько облегчается как тем, что
синергетическая программа реализуется в очень разных властях
науки, так и тем, что нелинейный стиль мышления вырабатывается
не только в пределах этой программы. Сопоставление и совместное
осмысление разных программ, характеризующихся нелинейностью
математического аппарата абстрактных базисных теорий, облегчает
выделение общих моментов нелинейного мышления.
МЫ позволим себе не излагать подробно элементы физического
содержания конкретных теорий; воспользуемся примерами, уже
описанными в предыдущих разделах книги.
Ориентиром при обобщении способов погружения в "конкретный
материал нелинейных методов нам будут служить те общие
философские принципы, освоение которых естественнонаучным
знанием знаменует нынешнюю революцию в естествознании. Это
принцип развития и связанные с ним диалектические соотношения
категорий, в особенности те, что выражают черты целостности
развивающихся объектов. В конечном счете эти всеобщие связи
поглощаются в конкретном содержании теоретических принципов: в
принципе спонтанного нарушения локальной калибровочной
симметрии, в принципе "порядок через флуктуации", в принципе
подчинения. Однако в данном случае нас интересует в знании не
уровень всеобщего (философский) и не уровень конкретносодержательного
(чacтнонаучный), а промежуточный уровень
общего (методологический) .
Какими же методологическими принципами выражаются идеи
развития и целостности в современном нелинейном стиле научного
мышления?
Прежде всего это принцип нарушенной симметрии. Именно
нарушение симметрии знаменует появление различий. переход от
хаоса к порядку, рождение новых структур. Речь идет и о нарушении
симметрии хаотических флуктуаций вакуума при зарождении
Вселенной в космологии, и о нарушении локальных симметрий при
последовательных фазовых переходах расширяющейся Вселенной,
связанных с разделением типов физических взаимодействий,
рождением элементарных частиц, т. е. структурированием
элементной основы мира, послужившей фундаментом дальнейшего
его упорядочения. При этом нарушается и временная симметрия
(появляется необратимая
направленность процессов), и пространственная (взаимная
ориентация движения элементов, затем пространственная
ориентация образованных из них систем.)
Аналогично нарушаются временная и пространственная
симметрии при образовании диссипативных структур. Необратимый
случайный выбор одного из решений в точке бифуркации,
энтропийный барьер, разделяющий прошлое и будущее,- так
выражается спонтанное нарушение временной симметрии.
Возникновение устойчивых предельных циклов (или других
устойчивых видов решения нелинейных уравнений) нарушает
симметрию в фазовом пространстве, но и в обычном пространстве
имеет место нарушение симметрии за счет пространственной
проекции предельных циклов или, более очевидным образом, при
возникновении структур типа ячеек Бенара, автоколебаний и
реакции Белоусова - Жаботинского, волн горения и т. п. Такое
спонтанное нарушение симметрий при образовании диссипативных
структур также влечет за собой возникновение различий:
внутреннего и внешнего. Эти различия тем больше, чем выше
устойчивость нового целого.
Целостность же вновь образованных структур проявляется в
свойстве когерентности движения элементов среды в флуктуации,
подчиняющей себе остальные .процессы в исходном объеме, либо в
установлении когерентности многих флуктуаций. Наиболее высокая
степень когерентности в движении частей соответствует наиболее
устойчивой целостности воспроизводящего себя с необходимостью
целого - целостности квантовомеханической системы. Ядра,
атомы, молекулы, живые организмы при всей сложности состава
обнаруживают единство одной частицы (одночастичные спектры
характеристических частот) и способны выступать элементной базой
дальнейшего усложнения (связанного с локальным понижением энтропии).
Итак, спонтанное нарушение симметрии, переход от неустойчивости
хаотического движения к образованию устойчивого
порядка нового целого - это не просто описание развития вообще.
За каждым словосочетанием здесь стоит возможность
математического выражения конкретного физического содержания.
Есть еще один важный методологический момент в описании
развития как самоорганизации. Это принцип "случайность как
дополнение необходимости". Пути развития самоорганизующихся
систем не предопределены. Конкретная история конкретного
объекта, понятая как цепь бифуркаций со случайным выбором,
открывающим
впереди разные наборы возможности, предстает как
необходимое действие причины, в рождении которой играла
неэлиминируемую роль случайность. Условия, которые способно
ассимилировать данное основание, в том числе и внешние условия,
способствуют тому, что случайность дополняет необходимость.
Если внешнее воздействие резонансно свойствам среды, то и малое
воздействие способно сыграть большую роль в судьбе системы. На
этом основано и понимание самопроизвольности появления нового,
т. е. естественного хода развития, и обоснование возможности
человека вмешиваться в ход развития (и пределы этого
вмешательства). Здесь же лежит основание невозможности
безоговорочной экстраполяции законов (как в линейной физике) ни в
пространстве (критический размер системы), ни во времени
(критические значения управляющих параметров, если они
изменяются во времени).
Все вышесказанное не только не исключает устойчивости
становящегося целого, но, напротив, предполагает такую
устойчивость, осуществляемую за счет его постоянного
динамического воспроизведения. Устойчивые состояния
диссипативных структур, раз возникнув, удерживаются. невзирая на
большие внешние воздействия. Чуткие к малым изменениям
управляющих параметров в точках бифуркаций, в момент
возникновения новой необходимости, самоорганизующиеся системы
демонстрируют свою действительность, удерживая необходимость
своего существования в дальнейшем.
В ядре синергетической исследовательской программы
содержатся различные типы нелинейных уравнений и методы их
решения. Кроме того, здесь наличествуют и условия применения
этого математического аппарата: это, например, достаточно большое
количество элементов среды, в которой происходит
самоорганизация (молекул газа или жидкости, живых клеток, зайцев
и рысей, людей и пр.); это и критическое значение управляющего
параметра, ведущее к неустойчивости, и прочее. Синергетические
методы содержат четкие алгоритмы деятельности ученых при
создании конкретных теорий самоорганизации. Напоминаем, что нас
интересуют более общие методологические установки,,
определяющие нелинейный стиль мышления, если угодно, ожидания
и ориентации ученых при обращении к нелинейным методам.
В негативном плане здесь признаются: невозможность
экстраполяции законов без дополнительного исследования условий
существования системы в иных пространственно-
временных масштабах; необратимость развития самоорганизующихся
систем; невозможность предсказания поведения целого
лишь на основе исследования поведения его элементного состава.
В позитивном плане нелинейный стиль мышления ориентирует
на готовность к появлению нового. Соответственно, акценты
делаются на исследование условий неустойчивого состояния
исходной системы и анализ альтернативных возможностей
появления устойчивых состояний нового целого. Говоря точнее, в
центре внимания - поиски симметрий и условий их нарушения для
исходных систем, с одной стороны, и поиски условий когерентности
вновь образующегося целого - с другой.
В категориальном плане актуализируются диалектические
категориальные структуры детерминации и формообразования, о
действии которых в отражении процессов самоорганизации шла речь
во второй главе.
Итак, мы попытались осветить все принятые в методологии
аспекты формирования и действия нелинейного стиля мышления.
Что касается парадигмы-образца, аналогия с которым воплощала бы
основные черты этого стиля *, то, на наш взгляд, здесь образцом
может служить биологическая модель формирования вида со
случайными мутациями и их естественным отбором.
_____________________________
* С, Б. Крымский, обобщая характеристики предшествующих стилей мышления,
упоминает парадигмы часов (Возрождение), модели солнечной системы (XVII-XVIII
вв.), гидродинамический образ волны и потока (XVIII-XIX вв.), стохастический
автомат (XX в.) [40, 95- 99].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Заканчивая книгу, автор не может не задаться вопросом о том, в
какой мере ему удалось решить поставленные перед собой задачи.
Поскольку этот вопрос может заинтересовать и читателей,
попробуем на него ответить, ориентируясь на порядок
сформулированных во введении задач.
1. Рассмотрение хода революционных изменений в современном
точном естествознании потребовало некоторых методологических
уточнений. Было проведено различение исследовательских
программ как формы теоретического освоения действительности
(формы регуляции деятельности ученых по получению нового
знания) и теорий или их концептуальных систем как формы
фиксации знания (результатов деятельности, продуктов духовного
производства) .
2. Показано, что создание синергетики можно методологически
интерпретировать как еще не завершенный процесс формирования
общенаучной исследовательской программы. Этот процесс согласно
концепции исследовательских программ является революцией в
естествознании. Такой вывод также подтверждается: а) изменениями
в научной картине мира (универсализация принципа развития);
б) становлением нового стиля научного мышления ("нелинейное
мышление").
3. Показана адекватность категориальных структур диалектики для
осмысления теоретически описанных процессов самоорганизации. В
результате категориального анализа естественнонаучного материала
прослежена конкретная диалектика становления
самоорганизующихся систем, в частности основания, условия,
причины как моменты детерминации формообразования нового
целого в процессе самоорганизации. Разная степень устойчивости
вновь образованного в результате самоорганизации целого
послужила основанием категориального различения целостности
самоорганизующихся структур: "целостность"
как преходящее неустойчивое открытое образование (например,
тепловые структуры в плазме); "целое", воспроизводящее условия
своего существования во взаимодействии со средой (диссипативные
структуры); "тотальное целое" как самоорганизующееся целое
высшей степени устойчивости, способное выступать в качестве
элементной базы систем более высокого уровня организации (ядро,
атом, молекула, живой организм, обладающие целостностью
квантовой системы). Проведенное различение важно для перехода от
естественнонаучного описания становления как момента развития к
теоретическому отражению в точном естествознании таких
моментов развития, как устойчивость нового, необратимость,
возможность дальнейшего усложнения.
4. В качестве методологических следствий происходящей
революции в естествознании рассмотрены: становление нового стиля
научного мышления ("нелинейное мышление") и изменение
соотношения между науками в связи с зарождением физики живого.
Новый стиль мышления связан с формированием нового видения
мира как сложного развивающегося целого, естественным образом
включающего в себя человека и его деятельность. В нелинейном
мышлении свою эвристичность обнаруживают не отдельные
категории, пары или группы категорий, а целостные категориальные
структуры диалектики как метода. Что касается изменения системы
методологических принципов в связи со становлением нового стиля
мышления, то анализ реализации двух новых исследовательских
программ в естествознании (унитарных калибровочных теории и
синергетики) продемонстрировал успешность действия таких новых
методологических принципов, как принцип спонтанного нарушения
симметрии и принцип когерентности флуктуаций при становлении
нового целого. Именно эти принципы методологически воплощают
философские идеи развития и целостности, на уровне теорий
реализующиеся в принципе подчинения и принципе нарушения локальной
симметрии
По поводу появления физики живого придется высказаться
несколько подробнее в "Заключении", так как логика развития
мысли не оставила места для рассмотрения этого крайне важного (в
перспективе) вопроса методологии науки в основной части книги.
Методологические основания конституирования физики живого
как новой научной дисциплины, отличной от традиционной
биофизики, должны включать в себя решение двух групп проблем.
Первая группа касается выработки
методологических принципов физического исследования
саморазвивающихся целостных объектов (именно таково живое). В
основе решения этих проблем лежит освоение точным
естествознанием процессов самоорганизации, понятых как
становление нового целого, что происходит в рамках нелинейных
синергетических подходов. Вторая группа проблем связана с местом
физики живого среди других наук- с ее отношением к традиционным
физике и биологии, с правомерностью различения ее с синергетикой,
а также с выделением собственного предмета исследования,
отличного от предмета биологической науки.
Методологическим ключом к решению вышеперечисленных
проблем может служить концепция физических исследовательских
программ, различающая абстрактную базисную теорию с
методологическими принципами ее построения как ядро программы
и защитный пояс гипотез, позволяющий, применяя положения этого
ядра, строить конкретные научные теории В нашем случае синергетика
может быть рассмотрена как первая в точном естествознании
общенаучная исследовательская программа, применяемая в качестве
руководства к действию при построении конкретных теорий
самоорганизации Такими теориями выступают и теории физики
живого.
Этот методологический подход определяет место физики живого по
отношению к синергетике как результат применения принципов
последней к живому, взятому в специфически физическом аспекте,
но сохраняющему признаки живого. Этим теории физики живого
отличаются от биофизических теорий, реализующих по отношению к
живому такие принципы традиционных исследовательских программ
"физики существующего", как редукционизм и элементаризм
Физика живого - не единственная возможная концептуальная
система теорий, которая может быть получена при реализации
принципов синергетической программы на таком предметном поле
исследований, как живое Существуют и собственно биологические
синергетические теории, касающиеся, например, морфогенеза
Кроме того, существуют и собственно физические синергетические
теории, касающиеся неорганических объектов (объясняющие
существование ячеек Бенара, эффекта Джозефсона и др ).
Таким образом, реализация синергетической исследовательской
программы знаменуется появлением теорий, которые в одних
случаях связаны с появлением нового направления в устоявшихся
научных дисциплинах (физика
возникающего, синергетический подход в биологии), а в
случае физики живого конституируются в новую перспективную
научную дисциплину.
И все же, завершая эту книгу, посвященную методологии науки,
не хотелось бы оставаться на твердой научной почве берега реки под
названием "жизнь". Представляется, что нелинейное мышление как
готовность к появлению нового всегда было необходимо для
путешествий по этой реке. Сейчас это мышление, наконец,
приобретает научный статус.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
1 Маркс А. Экономические рукописи 1857-1859 гг. // Маркс К;
Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 46. Ч. 1.
2. Энгельс Ф. Людвиг Фейербах и конец классической немецкой
философии//Там же. Т. 21.
3. Ленин В. И. Философские тетради. М., 1969. (Полн. собр. соч.;
Т. 29).
4. Аббасов А. Ф. Соотношение категории и принципов системноцелостной
проблематики. Баку, 1984.
5. Аверьянов А. Н. Система: философская категория и реальность.
М., 1976.
6. Андреев Е. А., Белый М. У., Ситько С. П. Проявление собственных
характеристических частот организма человека//Докл. АН
УССР. Сер. Б. 1984. № 10.
7. Их же. Реакция организма человека на электромагнитное излучение
миллиметрового диапазона//Вести. АН СССР. 1985. № 1.
8. Андреев Е. А. и др. Физические основы микроволновой (биорезонансной)
коррекции физиологического состояния организма
человека // Применение миллиметрового излучения низкой
интенсивности в биологии и медицине. М., 1985.
9. Андреев Е. А.. Добронравова И. С., Ситько С. П. Целое как
результат самоорганизации. М., 1987 / Препр. АН СССР. Филос. о-во
СССР
10. Артюх А. Т. Категориальный синтез теории. К., 1967.
11. Ахундов М. Д., Баженов Л. Б. Физика на пути к единству. М.,
1985.
12. Ахундов М. Д., Илларионов С. В. Методологический анализ
современного этапа развития квантовой теории поля//Методы научного
познания и физика. М., 1985.
13. Их же Преемственность исследовательских программ в
развитии физики//Вопр. философии. 1986. № 6.
14. Баженов Л. Б. Строение и функции естественнонаучной теории.
М., 1978.
15. Башляр Г. Новый рационализм. М., 1987.
16 Белинцев Б. Н. Диссипативные структуры и вопросы биологического
формообразования//Успехи физ. наук. 1983. Т. 128. Вып 1.
17. Блауберг И., Юдин Б. Понятие целостности и его роль в научном
познании. М., 1972.
18. Бляхер Е. Д; Волынская Л. М. Картина мира и механизмы
познания Душанбе, 1976.
19 Бучаченко А. Л., Сагдеев Р. 3; Саликов К.. М. Магнитные и
спиновые эффекты в химических реакциях. Новосибирск, 1978.
20 Вайнберг С Идейные основы единой теории слабых и электромагнитных
взаимодействий//На пути к единой теории поля. М.,
1980.
21. Его же; Первые три минуты. М., №81.
22. Вайскопф В. Физика в XX столетии. .М., 1977.
23. Гегель Г. В. Ф. Наука логики. В 3 т. М" 1972. Т. 2.
24. Его же. Феноменология духа//Соч.: В 14 т. М., 1959. Т. 4.
25. Его же. Энциклопедия философских наук. В 3 т. М., 1974.
26. Гриб А. А. Неравенства Белла и экспериментальная проверка
квантовых корреляций на макроскопических расстояниях // Успехи
наук. 1984. Т. 142. Вып. 4.
27. Девятков Н. Д. и др. Влияние электромагнитного излучения
миллиметрового диапазона длин волн на биологические объекты //
Там. же. 1973. Т. 113. Вып. 3.
28. Добронравова И. С. Идея развития в современной физике //
Филос. науки. 1984. № 1.
29. Ее же. Интертеория и единство мировоззренческих и
методологическихфакторов развития теории//Филос. пробл. соврем,
естествознания. К., 1982. Вып. 52.
30. Ее жe. Отражение диалектики прерывного и непрерывного в
категориальной структуре квантовой электродинамики // Там же.
J979.Bbin.46.
31. Добронравова I. С. Роль інтертеорії в аналіз фізичних концепцій.//
Філос. думка. 1981. № 4.
32. Добронравова И. С. Роль физической картины мира в установлении
соотношении между понятиями теории, связанных
принципом соответствия//Научная картина мира. К., 1981.
33. Злотина М. Л. О логике курса диалектического
материализма. К., 1978.
34. Казютинский В. В. Идея Вселенной // Философия и мировоззренческие
проблемы науки. М., 1981.
35. Кайзер Ф. Нелинейные колебания (предельные циклы) в физических
и биологических системах//Нелинейные электромагнитные
волны. М., 1985.
36. Климонтович Н. Ю. Без формул о синергетике. Минск, 1986.
37. Климонтович Ю. Л. Предисловие редактора перевода // Хакен
Г. Синергетика. М., 1982.
38. Его же. Проблемы статистической теории самоорганизации
синергетики. М., 1987 / Препр. АН СССР. Филос. о-во СССР.
39. Кринский В. И.. Михайлов А. С. Автоволны. М., 1984.
40. Крымский С Б. Научное знание и принципы его трансформации.
К., 1974.
41. Его же. Системы знания и проблема их категориальной определенности
// Логико-философский анализ понятийного аппарата
науки. К., 1977.
42. Крымский С. 5., Кузнецов В. И. Мировоззренческие
категории в современном естествознании. К., 1984.
43. Кун Т. Структура научных революций. М., 1977.
44. Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика - теория самоорганизации.
М., 1983.
45. Кучевский В. Б. Анализ категории "материя". М., 1983.
46. Лакатос И. История науки и ее рациональные реконструкции
// Структура и развитие науки. М., 1978.
47. Линде А. Д. Раздувающаяся Вселенная//Успехи физ. наук.
1984. Т. 142. Вып. 2.
48. Лосев А. Ф. Эстетика Возрождения. М., 1978.
49. Ляпунов А. А. О некоторых особенностях строения современного
теоретического знания // Вопр. философии. 1966. № 5.
50. Марри Дж. Д. Отчего у леопарда пятна на шкурке//В мире
науки. 1988. № 5.
51. Меркулов И. П. Гипотетико-дедуктивная модель и развитие
научного знания. М., 1980.
52. Микешина Л. А. Детерминация естественнонаучного знания.
Л, 1977.
53. Ее же. Научное знание как объект исследования // Диалектический
материализм и философские проблемы естественных наук.
М.,1979.
54. Мостепаненко А. М. Проблема универсальности основных
свойств пространства и времени. Л., 1972.
55. Мусил Я., Новикова О., Кунц К. Современная биохимия в
схемах. М., 1984.
56. Мякишев Г. И. Общая структура фундаментальных физических
теорий//Физическая теория. М., 1980.
57. Нелинейные электромагнитные волны. М., 1983.
58. Николай Кузанский. О возможности-бытии//Соч.: В 2 т. М.,
1980. Т. 2.
59. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных
системах. М., 1979.
60. Основы марксистско-ленинской философии. М., 1976.
61. Попович М. В. Понимание как логико-гносеологическая проблема
// Понимание как логико-гносеологическая проблема. К., 1982.
62. Пригожин. И. От существующего к возникающему. М., 1985.
63. Пригожин И., Стэнгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986.
64. Сачков Ю. В Конструктивная роль случая // Вопр философии.
1988. № 5.
65. Ситьно С. П. и др. Проявление собственных характеристических
частот организма человека // Докл. АН УССР. Сер. Б. 1984. №
10.
66. Ситько С. П., Сугаков В. И. О роли спиновых состояний белковых
молекул//Докл. АН УССР. Сер. А. 1986. № 6.
67. Спасский Б. И., Московский А. В. О нелокальности в квантовой
физике//Успехи физ. наук. 1984. Т. 142. Вып. 4.
68. Степин В. С. Научное познание как опережающее отражение
действительности//Практика и познание. М., 1973.
69. Его же. Структура и эволюция теоретических знаний // Природа
научного познания. Минск, 1979.
70. Сущность и социокультурные предпосылки революций в естественных
и технических науках. Материалы "круглого стола" //
Вопр. философии. 1985. № 7, 8.
71. Тягло А. В. Методологическая роль диалектики части и целого
в современном научном познании: Автореф. дис. ... канд. филос.
наук. Харьков, 1982.
72. Фейерабенд П. Против методологического
принуждения//Фейерабенд П. Избранные труды по методологии
науки. М., 1986.
73. Философия естествознания. М., 1966.
74. Фридман Д., Ньюванхейзен П. Супергравитация и
унификация физических законов//Успехи физ. наук. 1979. Т. 128.
Вып. 1.
75. Хакен Г. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся
системах и устройствах. М., 1985.
76. Его же. Синергетика. М., 1983.
77. Холтон Дж. Тематический анализ науки. М., 1981.
78. Чалый А. В. Методы теории фазовых переходов в проблеме
структурообразования // Теоретические аспекты морфогенеза. М.,
1987.
79. Чалый А. В. и др. Мировоззренческие и методологические
аспекты преподавания биофизики в вузах // Философские вопросы
биологии и медицины. 1987. Вып. 19.
80. Шаманский Л. Г. Целое и целостность как категория
материалистической диалектики: Автореф. дис. ... канд. филос наук
Л., 1975
81.Шеллинг Ф. В. Й. Система трансцедентального идеализма.
М.,1936
82. Щербаков В. Ф. Возникновение как диалектический переход
к новой форме целостности. Автореф. дис. ... канд. филос. наук. М,
83 Эктинс П. Порядок и беспорядок в природе. М., 1987.
84. Davydov A. S. Solitions in Molecular Systems//Inst Theor. Phys E
1983. Sept.
85. Frolich H. Coherent Electric Vibration in Byological Systems and
Cancer Problem//EEE Trans, Microwave Theory Technic. 1981. MMF
26.
86. Sitko E. P., Andreyev Eu A., Dobronravova I. S. The Whole as a
Result of Self-Organisation 3//Journal of Biological Physics. 1988. Vol
16.
Добронравова И.С. Синергетика: становление нелинейного
мышления. К., 1990.
Закладка в соц.сетях
