Жанр: Философия
Новейший философский словарь: 3-е изд
...материи, которая возможна только в неравновесных системах"
(А.Баблоянц). Фундаментальным свойством исследуемых С. объектов выступает их
сложность. Под сложностью С. понимает способность к самоорганизации, усложнению
своей пространственно-временной структуры на макроскопическом уровне в силу
происходящих на микроуровне изменений. Так, например, классическим эмпирическим
полем синергетических исследований выступает механика жидких сред и, прежде
всего, неравновесная гидродинамика. В базовом для С. опыте описано явление
конвективной неустойчивости (или неустойчивости Бенара) в горизонтальном слое
жидкости с вертикальным градиентом температуры: за критическим значением
прилагаемого градиента в данной системе возникает визуально наблюдаемая
макроструктура, т.е. решетка конвекционных ячеек (или ячеек Бенара) размером
приблизительно 10 в 21 степени молекулы, - жидкость в горизонтально
ориентированных ячейках приходит во вращение (последовательно - то по часовой
стрелке, то против нее); в тонком слое раствора возникает так называемый
"волновой фронт", внутри которого обнаруживают себя "пейсмейкеры", т.е.
беспорядочно разбросанные источники волн, дающих визуально наблюдаемую картину
концентрируемых вокруг этих пейсмейкеров колец, спиралей, концентрических
окружностей ("мишеней"), многошаговых спиралей и т.п. В русскоязычной литературе
данные источники динамики волн получили название "ведущих центров". Таким
образом, описываемая термодинамическая система обретает пространственноструктурную
и темпоральную определенность: "микроскопическое конвективное
течение, которое, если верить принципу порядка Больцмана, обречено на
вырождение, ... вопреки ему усиливается и завладевает всей системой...,
спонтанно устанавливается новый молекулярный порядок" (Пригожин и И.Стенгерс), -
т.е. визуально наблюдаемая макроструктура. Гипнотический "миниатюрный
наблюдатель", двигаясь относительно ячеек вектора, уже мог бы зафиксировать
различия точек пространства и, соответственно, при смене направления
конвекционного движения - и моментов времени (Г.Николис, Пригожин). Аналогичная
картина наблюдается при исследовании неустойчивости Тейлора: если определенная
жидкость помещена между двумя вращающимися цилиндрами, то после нарушения
стационарного состояния (когда скорость вращения цилиндров либо градиент
температуры превышают критическую отметку) гидросреда обретает макроскопическую
структуру (вихри Тейлора). Значительную роль в формировании основоположений С.
сыграло изучение реакции Белоусова-Жаботинского (реакция БЖ), которая состоит в
окислении органической (малоновой) кислоты броматом калия в присутствии
катализатора (марганца, церия или ферроина). Макроскопическим проявлением этой
реакции являются так называемые "химические часы", т.е. временные
последовательные осцилляции исходно бесцветной жидкости с красного цвета на
голубой, каждый раз предъявляющие (после соответствующего периода стабилизации)
четко фиксированную пространственную макроструктуру, причем при использовании
различных катализаторов реакция БЖ демонстрирует различные типы пространственных
структур: спирали, многоходовые спирали, "мишени" и т.п. Иными словами, данная
химическая реакция дает возможность "для измерения времени с помощью внутренней
динамики системы" (Пригожин и И.Стенгерс). Аналогичные явления были исследованы
Р.Грэхемом и Г.Хакеном при изучении феномена фазовых переходов в лазерах,
рассматриваемых в качестве систем, функционирующих в состоянии, далеком от
состояния равновесия. Изоморфная ситуация была зафиксирована при исследовании
биологических явлений, - например, жизненного цикла амебы, включающего в себя
такую стадию, как агрегация слизевиков (Dictyostellium disciodium). Если ресурс
трофики истощается, одноклеточные организмы кооперируются, причем некоторые
клетки выполняют функции своего рода пейсмейкеров ("центров агрегации"),
периодически выделяя в среду специальное вещество ("сигнал для сообщества"),
другие же клетки словно "чувствуют" направление градиента и мигрируют к центру.
При этом пространственная картина процесса агрегации (спиральные волны или
концентрические окружности) фактически изоморфна картине, образованной ячейками
Бенара. На основе этого хемотаксиса возникает многоклеточная колония,
демонстрирующая, подобно организму, клеточную дифференцировку как аналог
морфогенеза. Необходимым условием реализации самоорганизационных процессов
упорядочения неравновесной системы является ее незамкнутость, что выступает как
одна из важнейших характеристик исследуемых С. объектов, а именно: открытость по
отношению к окружающей среде. Применительно к неравновесным средам справедливо
утверждение, что каждая точка такой среды является источником и стоком энергии,
т.е. система осуществляет постоянный и взаимный энергообмен с внешней по
отношению к ней средой (при этом следует отметить, что реально все наличные
системы являются открытыми). Как отмечено Г.Николисом и Пригожиным,
неравновесные состояния "связаны с неисчезающими потоками между системой и
внешней средой". Поскольку явления самоорганизации, исследуемые С., связаны с
падениями уровня энтропии в тех или иных фрагментах среды, постольку очевидно,
что процессы подобной локальной упорядоченности осуществляются за счет притока
энергии извне, т.е. "за счет близлежащих областей": "система должна быть
открытой и постоянно обмениваться веществом и энергией с окружающей средой"
(А.Баблоянц). Однако это общее положение существенно дополняется в С. идеей
зависимости специфики возникающих структур от особенностей параметров среды: в
неравновесных условиях система начинает реагировать на факторы, которые в
равновесном ее состоянии выступают по отношению к ней как индифферентные.
Например, в сильно неравновесных условиях химические реакции оказываются
восприимчивыми к фактору гравитации: "в сильно неравновесных условиях... системы
начинают "воспринимать" внешние поля, например, гравитационное поле, в
результате чего появляется возможность отбора конфигураций" (Пригожин и
И.Стенгерс). Более того, изменение параметров может в корне изменить пути и
механизмы самоорганизационных процессов в неравновесных средах. Так, при
экспериментально варьируемых условиях одна и та же исследуемая система может
демонстрировать вообще различные формы самоорганизации: химические часы,
устойчивую пространственную дифференциацию, образование волн химической
активности на макроскопических расстояниях и т.п. На основании этого С. делает
фундаментальное обобщение, заключающееся в том, что "в сильно неравновесных
условиях достоверно установлено весьма важное и неожиданное свойство материи:
впредь физика с полным основанием может описывать структуры как формы адаптации
системы к внешним условиям" (Пригожин и И.Стенгерс). В основе исследуемых С.
явлений самоорганизации лежит феномен так называемой "кооперации" молекул: "в
равновесном состоянии молекулы ведут себя независимо: каждая из них игнорирует
остальные. Такие независимые частицы можно было бы назвать гипнонами
("сомнамбулами"). Каждая из них может быть сколь угодно сложной, но при этом "не
замечать" присутствия остальных молекул. Переход в неравновесное состояние
пробуждает гипноны и устанавливает когерентность, совершенно чуждую их поведению
в равновесных условиях" (Пригожин и И.Стенгерс). Т.е. если в равновесном
состоянии системы "сложность" ее частиц имплицитна (по выражению Пригожина,
"обращена внутрь"), то вдали от равновесия она "проявляется снаружи", -
конституируется, согласно С., "один из простейших механизмов связи
(communication)" (Пригожин и И.Стенгерс). В "Философии нестабильности" Пригожин
отмечает, что "кажется, будто молекулы, находящиеся в разных областях раствора,
могут каким-то образом общаться друг с другом. Во всяком случае, очевидно, что
вдали от равновесия когерентность поведения молекул в огромной степени
возрастает. В равновесии молекула "видит" только своих соседей и "общается"
только с ними. Вдали же от равновесия каждая часть системы "видит" всю систему
целиком. Можно сказать, что в равновесии материя слепа, а вне равновесия
прозревает". Например, применительно к химическим реакциям это проявляется в
том, что, по описанию А.Баблоянц, "при удалении от состояний химического
равновесия ... химические реакции "оживают". Они чувствуют время, распознают
информацию, различают прошлое и будущее, правую и левую стороны. Реакции могут
проявлять различные формы самоорганизации, например, образовывать мозаичные
структуры". С точки зрения гипотетического "миниатюрного наблюдателя", якобы
помещенного в такую среду, это означает, что при равновесном состоянии последней
"ему безразлично занимаемое им положение. Или по-другому - нет внутренних
возможностей, которые позволили бы ему воспринять понятие пространства", что, по
оценке Г.Николиса и Пригожина, "делает в конечном счете тождественными и все
моменты времени". Что же касается неравновесного состояния среды, то
"когерентное поведение молекул", организующихся в макроструктуру, позволяет
гипотетическому внутреннему наблюдателю зафиксировать при движении от молекулы к
молекуле (сквозь ячейки Бенара, например) дифференциацию пространства и,
соответственно, течение времени. Именно в данном случае система может быть
оценена как сложная. Исходя из этого, "тот факт, что ограниченное число частиц
может демонстрировать когерентное поведение, несмотря на... случайное движение
каждой из частиц", оценивается Г.Николисом и Пригожиным в качестве одного из
основных свойств, характеризующих возникновение сложного поведения. Таким
образом, внутри системы, находящейся в неравновесном состоянии, проявляются
дальнодействующие корреляции, и система начинает вести себя как целое: "частицы,
находящиеся на макроскопических расстояниях друг от друга, перестают быть
независимыми", - собственно, ячейки Бенара, например, и есть "конвекция,
соответствующая когерентному, т.е. согласованному движению ансамблей молекул"
(Пригожин и И.Стенгерс). По оценке А.Баблоянц, "кооперация на молекулярном
уровне лежит в основе нескольких типов надмолекулярной организации материи,
которая в противном случае проявляла бы признаки полнейшего хаоса". Аналогично,
при исследовании лазерных систем, Г.Хакеном было отмечено, что вблизи точки
возникновения неустойчивости можно обнаружить существенное различие между
устойчивыми и неустойчивыми коллективными движениями (модами): "устойчивые моды
подстраиваются под неустойчивые и могут быть исключены. В общем случае это
приводит к колоссальному уменьшению числа степеней свободы /т.е. упорядочиванию
- М.М./. Остающиеся неустойчивые моды служат в качестве параметров порядка,
определяющих макроскопическое поведение системы". Возможность демонстрации
когерентного поведения огромным числом частиц выступает для С. фундаментальным
критерием сложности как таковой. Представленное Г.Хакеном название новой
дисциплины - "С." - инспирировано именно тем обстоятельством, что в основе
исследуемых этой дисциплиной феноменов самоорганизации лежит, по определению
Г.Хакена, "совместное действие многих подсистем... в результате которого на
макроскопическом уровне возникает структура и соответствующее функционирование".
Важно, что кооперация подсистем какой-либо системы проявляет себя как
подчиненная выявленным С. универсальным принципам независимо от природы этих
подсистем: элементы абиотических сред образуют упорядоченные макроструктуры;
одноклеточные организмы могут коммуницировать в пределах обширных территорий
посредством специфических сигналов; кооперативные связи лежат в основе
функционирования многоклеточного организма, причем каждый орган демонстрирует их
в той же мере, что и организм в целом (например, работа головного мозга
оценивается С. как "шедевр кооперирования" клеток), и, собственно, наличие
кооперативных зависимостей трактуется С. как необходимое основание для
идентификации системы в качестве биологической. Исходя из этого, С. моделируется
новая версия космогенеза, в частности, полагается, что "в момент образования
материи Вселенная должна была находиться в неравновесных условиях, поскольку в
состоянии равновесия из закона действия масс... следовало бы количественное
равенство материи и антиматерии" (Пригожин, И.Стенгерс). Как отмечено
П.М.Алленом, Дж.Энгеленом, М.Санглиером и др., подобный подход радикально меняет
традиционные представления о соотношении микро- и макроуровней организации
материи и, соответственно, между микроскопическим и макроскопическим уровнями
описания, ориентированными на различные понятийные системы и принципы. (В целом
идея фундаментального единства микро- и макроуровней описания системы становится
аксиологически акцентированной в современном естествознании: в 1965 Нобелевская
премия была присуждена Л.Онзагеру за установление взаимосвязи между микро- и
макроскопическим подходами к исследованию обратимых процессов, в 1977 -
Пригожину за исследования в области самоорганизации необратимых процессов.) Как
отмечает Г.Хакен, "переработка энергии, подводимой к системе.., на
микроскопическом уровне проходит много этапов, что в конце концов приводит к
упорядоченности на макроскопическом уровне: образованию макроскопических
структур (морфогенез), движению с небольшим числом степеней свободы и т.д.".
Так, на материале анализа ферромагнетиков показано, что когда на микро-(атомном)
уровне магнитные силы неупорядочены, магнитные моменты взаимно уничтожаются.
Однако при достижении порогово низкой температуры "упорядочение на
микроскопическом уровне является причиной появления на макроскопическом уровне
нового свойства материала". С другой стороны, Пригожин и И.Стенгерс формулируют
идею обратной связи между возникающими в результате трансформаций на микроуровне
макроструктурами и процессами микроскопического порядка: "одной из наиболее
важных проблем является возникающая в итоге обратная связь между
макроскопическими и микроскопическими событиями: макроскопические структуры,
возникающие из микроскопических событий, должны были бы, в свою очередь,
приводить к изменениям в микроскопических механизмах". В этом контексте одним из
важнейших мировоззренческих выводов из синергетической концепции является вывод
о фундаментальном единстве микро- и макромира: по формулировке Н.Н.Моисеева,
моделирующего на основе синергетических принципов концептуальную схему эволюции
универсума, "Вселенная представляет собой единую целостную систему". Однако при
всем фундаментальном онтологическом единстве и взаимной детерминированности
микроскопических и макроскопических процессов в самоорганизующихся системах
макроописание последних ни в коем случае не сводимо к их микроописанию: так, в
частности, электрохимические процессы головного мозга, с одной стороны, и
"ансамбли мыслей" - с другой, являют собой две системы, сколь тесно
взаимосвязанных друг с другом, столь же и принципиально друг к другу не сводимых
(Г.Хакен). Столь же значимым мировоззренческим выводом синергетической
исследовательской традиции выступает идея самодостаточности креативного
потенциала неравновесных систем для эволюционных трансформаций и морфогенеза. На
I Международной конференции Немецкого Общества Сложных Систем (октябрь 1997)
отмечалось, что применительно к самоорганизующейся системе "мы можем наблюдать
феномен циклической причинности: с одной стороны, элементы "порабощены"
параметрами порядка, а с другой - элементы определяют поведение параметров
порядка". Это фактически означает, что, по формулировке Н.Н.Моисеева,
"саморазвитие, самоорганизация этой системы происходят, во всяком случае, до
поры до времени, при отсутствии направляющего начала" (таким образом,
синергетическое видение мира фактически закладывает основы новой концепции
детерминизма - см. Детерминизм, Неодетерминизм). Метафорически обозначая
процессуальность исследуемой предметности как "порядок из хаоса", С. вводит
понятие хаоса в число фундаментальных для своего категориального аппарата (см.
Хаос). Исходная неупорядоченность анализируемых сред определяется Г.Николисом и
Пригожиным как "хаотическая динамика", причем в данном случае речь идет не о
хаотическом поведении элементов, но всей системы, понятой в качестве целого. По
оценке А.Баблоянц, "говоря о хаотическом или турбулентном поведении, мы имеем в
виду не движение отдельных молекул, а хаотическое (неустойчивое, рассеянное и
т.п.) поведение всей массы". Если, согласно второму началу термодинамики,
увеличение энтропии ассоциируется с увеличением неупорядоченности, а энтропия
является своего рода "мерой степени беспорядка", то понятия "энтропии" и "хаоса"
сопрягаются между собой: поскольку (как было показано в свое время Больцманом)
"абстрактное макроскопическое понятие "энтропии", может являться мерой
молекулярной упорядоченности", постольку "слово "энтропия" сегодня
употребляется... как синоним "хаоса" (А.Баблоянц). Исходя из этого, исследуемый
объект рассматривается С. как "сверхсложная, бесконечномерная, хаотизированная
на уровне элементов... среда (среда, которая ведет себя по-разному в каждом
локосе)" (С.П.Курдюмов). Однако важнейшим моментом осмысления в С. понятия
"хаос" является акцентировка неоднозначности его соотношения с энтропией:
оценивая синергетическую естественно-научную парадигму, Тоффлер отмечает, что в
контексте последней "энтропия - не просто безостановочное соскальзывание системы
к состоянию, лишенному какой бы то ни было ориентации, при определенных условиях
энтропия становится прародительницей порядка". Так, по утверждению Пригожина,
"сегодня мы знаем, что увеличение энтропии не сводится к увеличению беспорядка,
ибо порядок и беспорядок возникают и существуют одновременно". И дело здесь не
только в наличии различных систем отсчета, дающих нам понять, что "порядок и
беспорядок сосуществуют как два аспекта одного целого и дают нам различное
видение мира". Классическим для С. является в данном случае пример Пригожина о
наличии двух взглядов на Венецию: с одной стороны, с высоты птичьего полета
(макроописание), когда открывается панорама упорядоченной городской структуры, с
другой - изнутри (описание на микроуровне), когда городская жизнь предстает как
хаотическое движение. Помимо этого, в интерпретации хаоса синергетическая
парадигма делает акцент не на аспекте феноменологического отсутствия наличной
упорядоченности, но на аспекте потенциальной эволюционной креативности,
имманентной возможности становления нового "порядка" (упорядоченности).
Г.Николис и Пригожин вводят в этом контексте понятие "рождения сложного";
согласно базовой формулировке российской синергетической школы, "сплошная среда
потенциально содержит в себе различные виды локализации процессов (различные
виды структур). Среда есть некое единое начало, выступающее как носитель
различных форм будущей организации, как поле неоднозначных путей развития"
(Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). В рамках синергетического видения реальности хаос
выступает в качестве физического обеспечения неравновесности, т.е. -
соответственно - как фактор самоорганизации. С. показано, что в соответствующих
условиях (вдали от равновесия) может происходить автономная самоорганизация
материи, т.е. достижение более упорядоченного состояния с резким понижением
энтропии, - переход к "порядку" от (а главное - из) хаоса. По формулировке
Г.Хакена, "во многих случаях самоорганизация возникает из хаотических
состояний", т.е. именно "из хаотических состояний возникают высокоупорядоченные
пространственные, временные и пространственно-временные структуры". Таким
образом, по оценке Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмова, "хаос на микроуровне - это не
фактор разрушения, а сила, выводящая на ... тенденцию самоструктурирования
нелинейной среды". Так, А.Баблоянц отмечается "жизнеподобное поведение"
химической реакции: "при удалении от состояния химического равновесия ...
химические реакции "оживают". Они "чувствуют" время, распознают информацию,
различают прошлое и будущее, правую и левую стороны. Реакции могут проявлять
различные формы самоорганизации, например, образовывать мозаичные структуры.
Если же воздействовать на них слишком сильно, реакции начинают "проявлять
нерешительность", их поведение становится хаотичным, или "нерациональным".
Г.Николис и Пригожин при оценке креативности процесса самоорганизации говорят о
"неравновесных переходах" как о "сходных с зародышеобразованием". По оценке
Пригожина, в целом, "что касается современного мира, то... космология теперь все
мироздание рассматривает как в значительной мере беспорядочную - а я бы сказал,
как существенно беспорядочную среду, в которой выкристаллизовывается порядок".
Поскольку С. исследуются механизмы перехода неравновесной системы от хаоса к
"порядку", т.е. к образованию макроскопических структур (морфогенез) или к
движению с малым числом степеней свободы (упорядоченное движение), то
современная С., как было отмечено на I Международной конференции Немецкого
Общества Сложных Систем, рассматривает себя как "теория хаоса". Согласно
интегральной формулировке Пригожина, "порядок и беспорядок... оказываются тесно
связанными - один включает в себя другой. И эту констатацию мы можем оценить как
главное изменение, которое происходит в нашем восприятии универсума сегодня".
Поливариантность самоорганизационных процессов обусловливает такое свойство
исследуемых С. систем, как их нелинейность. По формулировке Пригожина, "в
ситуации, далекой от равновесия, дифференциальные уравнения, моделирующие тот
или иной природный процесс, становятся нелинейными, а нелинейные уравнения
обычно имеют более чем один тип решений". Более того, "уравнения, описывающие
самоорганизацию, - существенно нелинейные уравнения" (Г.Хакен). При аппликации
этих сугубо математических формулировок на реальность их онтологический смысл
может быть эксплицирован следующим образом. В равновесном состоянии для
соответствующей системы возможен лишь один вариант эволюционного движения,
предполагающий, что состояние системы в момент времени Тп обусловлено ее
состоянием в момент времени Тп-1 и, в свою очередь, обусловливает состояние Тп+1
(и потому перспективы эволюции вполне прогнозируемы). В целом описанные
линейными уравнениями процессы А.Баблоянц характеризует как таковые, при которых
"все дальнейшие возможности и изменения устраняются". При ретроспективном
рассмотрении сфера возможного и сфера действительного для линейно развивающейся
системы оказываются практически изоморфными в содержательном отношении, - что же
касается альтернативных версий развития, то они артикулируются как невозможные.
В отличие от этого, множеству качественно различных решений нелинейных уравнений
онтологически соответствует "множество путей эволюции системы, описываемой этими
уравнениями" (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). В соответствии с этим, переход системы
из состояния, соответствующего моменту Тп, в состояние, соответствующее Tn+1,
рассматривается не как результат однозначно каузального причинения, но как
интегральный итог пересечения различных тенденций, конкретные конфигурации
которого в момент Тп зависят не только от исходного состояния системы (состояния
в момент Tn-1), но и от случайных факторов, возникающих в контексте
взаимоналожения указанных тенденций, а потому оказываются принципиально
непредсказуемыми (тем самым С. дистанцируется от традиционно, т.е. линейно,
понятого детерминизма, зачастую дистанцируясь в обрисованном контексте и от
самого термина "детерминизм"). В современной интерпретации нелинейности
последняя предполагает, что направленность интерпретируется не в качеств
континуального причинно-следственного вектора, а как результат случайного
пересечения (взаимоналожения) не имманентно не связанных друг с другом
событийных потоков. Применительно к С. данная презумпция оказывается, по оценке
К.Хасейна, Дж.Гукенхеймера, Ф.Холмеса и др., не просто важнейшей, но
основополагающей, фундируя собой идею о новом статусе феномена случайности. Если
в рамках линейной парадигмы случайные факторы могли интерпретироваться в
качестве внешних и несущественных помех реализации доминантного вектора
эволюции, которыми можно было пренебречь, то в рамках анализа нелинейных систем
именно случайные флуктуации, понятые в качестве имманентных по отношению к
рассматриваемой системе, оказываются одним из решающих факторов эволюции. В
целом, как очевидность разницы статуса необходимости и случайности, так и
жесткая оппозиция последних теряют в ситуации нелинейности свои смысл:
семантическая и детерминационная значимость тех или иных эволюционных факторов
утрачивает онтологический статус и оказывается в зависимости от системы отсчета.
Так, в С. как имеющей своим предметом сложные процессы, характеризующиеся
нелинейностью развития, идеи кросс-каталитического пересечения событийных
потоков и случайной флуктуации выступают, по оценке Дж.Д.Мюррея, Р.Эннса и др.,
в качестве фундаментальных. Как отмечают Г.Николис и Пригожин, в линейной
системе результат действия двух различных факторов равен суперпозиции каждого из
них взятого отдельно, в то время как "в нелинейных системах небольшое увеличение
внешнего воздействия может привести к очень сильным эффектам, несоизмеримым по
амплитуде с исходным воздействием". В этом отношении синергетическая парадигма
демонстрирует не только презумпцию снятия альтернативы между необходимостью и
случайностью, но также и альтернативы между внутренним и внешним: на основе
анализа конкретных неравновесных систем С. выявляет, что "приспособляемость /к
изменениям параметров внешней среды - M.M./ и пластичность поведения - два
основных свойства нелинейных динамических систем" (Г.Николис, Пригожин). В
качестве важнейшего момента нелинейных динамик выступает поливариантность
протекания процессов, предполагающая наличие не только различных форм
самоорганизации системы, но и эволюционных альтернатив. По оценке российских
сине
...Поділитися у соцмережах
