Жанр: Социология и антропология
Теоретическая И ПРИКЛАДНАЯ Синергетика.
...епутье) система
находится в неравновесном состоянии, где малейшие флуктуации или случайные
обстоятельства могут кардинально изменить направление дальнейшего развития,
закрывая тем самым возможности движения альтернативным путем.
Характеризуя такие состояния, И.Р. Пригожин подчеркивает "уникальность
точек бифуркации, в которых состояние системы теряет стабильность и может
развиваться в сторону многих различных режимов функционирования" .
Поскольку проблема выбора режимов функционирования или направлений
развития возникает перед любой самоорганизующейся системой, в синергетике
приступили к построению и исследованию бифуркационных моделей с тем,
чтобы попытаться обнаружить закономерность в самой случайности .
Понятие "аттрактор" (от латинского - притягивать) означает некоторую
совокупность условий, при которых выбор путей эволюции разных систем
происходит по сходящимся траекториям и в конечном итоге как бы
притягивается к одной точке. Наглядно это можно представить в виде конуса
бытовой воронки, направляющего движение частиц жидкости или сыпучих тел
(например, песка) к своему центру (вершине конуса - горловине воронки)
независимо от первоначальных траекторий. Пространство внутри конуса
воронки (аттрактора), где любая частица (система), попавшая туда, постепенно
смещается в заданном направлении, называют "зоной аттрактора".
Различают несколько разновидностей аттрактора, среди которых следует
выделить так называемый "странный аттрактор". При состояниях системы,
характеризуемых странным аттрактором, становится невозможным определить
положение частиц (их поведение) в каждый данный момент, хотя мы и уверены,
что они находятся в зоне аттрактора. "Фазовый портрет странного аттрактора -
это не точка и не предельный цикл, как это имело место для устойчивых,
равновесных систем, а некоторая область, по которой происходят случайные
блуждания" . С помощью алгоритмов странного аттрактора наука выходит на
описание изменений в климате, погодных процессов, движения некоторых
небесных тел, поведения многих элементарных частиц, явлений тепловой
конвекции и т.д.
Важное значение для синергетического миропонимания имеет понятие
фрактальности (самоподобия). Фракталами обозначают явления масштабной
инвариантности, когда последующие формы самоорганизации материальных и
социальных систем напоминают по своему строению предыдущие. Такие
явления мы довольно часто наблюдаем в природе. Например, наукой давно
подмечено, что строение Солнечной системы (как и всех звездных систем) в
определенной мере подобно строению атома, но в больших на два десятка
порядков пространственно-временных масштабах. Этот факт в той или иной
форме отражен как в философских построениях от глубокой древности до
наших дней, так и в поэтических образах. К примеру, у известного русского
поэта начала ХХ века Валерия Брюсова в стихотворении "Мир электрона"
(1922 г.) идеи фрактальности выражены следующими строками:
Быть может, эти электроны -
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще, быть может, каждый атом -
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь;
Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь.
Их мудрецы, свой мир бескрайный
Поставив центром бытия,
Спешат проникнуть в искры тайны
И умствуют, как ныне я;
А в миг, когда из разрушенья
Творятся токи новых сил,
Кричат, в мечтах самовнушенья,
Что бог свой светоч загасил !
В стихотворении Валерия Брюсова, которое процитировано полностью ,
отчетливо просматривается описание нескольких фрактальных аналогий:
электроны подобны планетам, атомы - звездным системам (наподобие
солнечной), природа и общественная жизнь в микромире подобна земной,
сходна с земной также история, культура, духовная жизнь и даже формы
реагирования на революционные перемены тех существ, которые его
населяют.
Фрактальные аналогии в синергетике являются одним из методов познания
природных и социальных явлений, поскольку часто служат основой для
построения научных гипотез и теорий. Например, сходство очертаний
обращенных друг к другу частей материков (например, Африки и Южной
Америки) послужило основанием для выдвижения гипотезы об их
происхождении, как известно, затем подтвердившейся. Синергетика, пользуясь
данным методом, дает объяснение, почему на тех или иных этапах
эволюционного развития повторяются определенные структуры (например,
вихревые), раскрывает их роль в процессах самоорганизации в нелинейных
системах различных масштабов . История человеческого общества также
дает немало поводов для размышлений на фрактальные темы.
Формируя свой категориальный аппарат, синергетика выявляет также
закономерности, отражающие специфику нового мировидения. К ним следует
отнести закономерности самоорганизации в открытых нелинейных системах,
закономерности протекания диссипативных процессов в различных средах,
закономерности проявления фрактальности, закономерности в бифуркационных
ситуациях и т.д. Синергетические закономерности обнаруживают себя как в
материальном мире косной (неорганической) природы, так и в мире живой
природы, в том числе и в социуме.
Таким образом, становление синергетики создает новую теоретикометодологическую
парадигму исследования природных и социальных явлений.
Она, по мнению Г.И. Рузавина, позволяет "проанализировать и свести в единое
целое многие результаты, полученные в астрономии и космологии, физике и
химии, биофизике и биохимии, генетике и молекулярной биологии, геологии и
экологии, относящимся к различным аспектам микро- и макроэволюции" .
Тщательный анализ с позиций синергетического подхода накопленных фактов и
фундаментальных открытий в современной науке будет способствовать
углублению, уточнению и конкретизации важнейших положений научных теорий
о развитии материи, сущности Жизни, Разума и перспективах человеческой
цивилизации. По ряду важных аспектов познания следует ожидать радикальных
перемен в мировоззренческих установках, в объяснении загадок природы.
Американский научный журнал "Дисковер" в 1992 г. опубликовал перечень
десяти, по его мнению, важнейших вопросов, на которые наука пока не смогла
дать ответа. Их формулировка и порядок расположения в списке представляет
несомненный интерес, поэтому мы приводим его полностью. Перечень
вопросов выглядит следующим образом: 1. Каковы размеры Вселенной? 2. Как
появилась жизнь? 3. Одиноки ли мы во Вселенной? 4. Как велико может быть
население Земли? 5. Сможем ли мы побороть болезни? 6. Откуда произошел
человек? 7. Что такое сознание? 8. Что управляет климатом? 9. Как одна
клетка превращается в целый организм? 10. Все зависит от случая?
Можно ли ответить на эти вопросы, опираясь на теорию самоорганизации и
нелинейного мышления, соответствующую методологию познания? На наш
взгляд, ответ должен быть положительным, поскольку использование
синергетической парадигмы и методов познания вплотную подводит науку к
раскрытию этих и других тайн природы, позволяет совершить прорыв к
истине. Это становится возможным и потому, что, как утверждает Е.Н. Князева,
синергетика располагает достаточным арсеналом средств и методов,
направленных на исследование универсальных механизмов самоорганизации
сложных систем, как природных, так и человекомерных, в том числе
когнитивных. Синергетическая парадигма обеспечивает многообразие
подходов в поиске истины в процессе дальнейшего развертывания
познавательной деятельности человека. Во всяком случае, в последующих
разделах данной книги автором представлены на обсуждение комплекс
идей и варианты гипотез по этим проблемам, а также общая логическая
схема развертывания познавательных возможностей человека.
РАЗДЕЛ II. УРОВНИ САМООРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ
И КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ
Утверждение синергетики как нового стиля научного мышления, который
часто отождествляют с нелинейным мышлением , связано с выдвижением
принципиально новых методологических принципов в формировании как общей
картины мира, так и ее основания - физической картины мира. Центральным
методологическим принципом синергетики является признание теории
самоорганизации в качестве отправной точки научного мировоззрения, а
исследование закономерностей и механизмов самоорганизации - единственным
способом представить рациональное объяснение возникновению порядка из
хаоса естественным путем.
С позиций синергетики физическая картина мира представляет сложную
иерархию открытых, неравновесных самоорганизующихся систем,
подчиняющихся некоторым универсальным законам эволюции. Естественно,
возникает вопрос о пространственно-временных и других измерениях процессов
самоорганизации, о критериях масштабности в иерархии сложноорганизованных
материальных систем. В связи с этим, необходимо вернуться к "вечному"
вопросу о соотношении и формах проявления конечного и бесконечного .
Именно через призму рассмотрения этого вопроса проблема самоорганизации
переводится в русло многомерности и современного понимания онтологизма.
Вопрос о соотношении конечного и бесконечного возникал и по-своему
решался во все времена становления и развития человеческого познания. Он попрежнему
является одной из ключевых методологических проблем науки,
особенно когда речь идет о совершенствовании нашего миропонимания.
Проблема здесь заключается не в доказательстве самого принципа
бесконечности, а в нахождении способов его выражения в логике понятий, не
противоречащей системе современного научного знания.
Безусловно, все суждения о бесконечном основываются или на теоретических
обобщениях, или на экстраполяции опытных данных о конечных объектах на
сколь угодно большие и малые пространственно-временные масштабы. Но
нельзя не признать, что по мере развития науки и техники, увеличения
вследствие этого ряда конечных объектов, о которых мы имеем достаточный
объем научной информации, и эти научные технологии обеспечивают все более
достоверный результат. Неполнота эмпирических данных не снимает проблемы
развертывания все новых и новых моделей бесконечного как переходных
ступеней к познанию его действительной сущности.
Одним из главных направлений поисков путей разрешения возникающих при
этом противоречий является построение модели структурной бесконечности
материального мира, охватывающей
иерархию взаимосвязей материального и духовного. Рассматривая
многочисленные попытки поисков такого рода от древних мыслителей Лао цзы и
Анаксагора до современных теорий иерархического строения материи и
Вселенной, следует отметить, что, несмотря на все их недостатки, эти
теоретические построения более соответствуют синергетическому
миропониманию, чем финитные теории. Не вдаваясь в критический разбор
существующих иерархических концепций научной картины мира, попробуем
представить гипотетическую модель, которая, на наш взгляд, могла бы служить
основой для преодоления основных противоречий в трактовке бесконечного и
принципиально нового подхода к исследованию механизма самоорганизации
материи.
Предлагаемая нами модель картины мира состоит из ряда гипотез, которые,
взаимно дополняя и развивая друг друга, образуют единую логически
непротиворечивую систему. Рассмотрим сначала содержание гипотез,
непосредственно относящихся к физической картине мира. Их можно
подразделить на три относительно самостоятельные группы: первая -
представляет собой теорию уровней самоорганизации материи, вторая -
содержит понятие о межуровневом интервале, третья - намечает основные
контуры новой концепции развития. В таком порядке в дальнейшем излагается
их суть.
При всем разнообразии явлений материального мира это многообразие, как
показывают данные современной науки, диалектически взаимосвязано с
единством его сущностных основ. Единство материального мира
характеризуется подчинением физических форм движения, самоорганизации и
развития некоторому сравнительно ограниченному кругу законов, интегральное
выражение сущности которых заключено в предельно объемной категории,
условно обозначаемой термином "непрерывность прерывности" . Данный
термин обозначает также и основополагающий закон, обобщающий всю
совокупность связей материального мира.
Непрерывность прерывности (как форма проявления единства конечного и
бесконечного) рассматривается не только традиционно в горизонтальном, но и в
вертикальном срезе самоорганизации материи. В последнем случае ее
физические формы представлены последовательными, уходящими в
бесконечность рядами структурных уровней, каждому из которых соответствует
целый класс дискретных форм. При построении своей гипотезы о вертикальном
разрезе структуры материи мы исходим из предположения, что абсолютно
простого (элементарного) вида материи не существует. Возможны лишь
относительно простые ее виды.
Из известных ныне образований материи мы выделяем следующие четыре
уровня разграничения ее физических форм, каждый из которых образует
относительно самостоятельный пространственно-временной континуум:
1. Субэлементарный уровень (частицы полей), пространственные значения в
пределах от 10-35 до 10-30 см, временные интервалы от 10-45 до 10-40 с. В
дальнейшем пространственные значения (пространственные интервалы)
обозначаются термином "квант пространства" , а соответствующие
временные интервалы - термином "квант времени" .
2. Микроуровень (элементарные частицы, их комплексы, атомы), квант
пространства - 10-14 - 10-8 см, квант времени 10-24 - 10-18 с.
3. Макроуровень (планеты, планетные системы, звезды), квант пространства -
107 - 1013 см, квант времени - 10-3 - 103 с.
4. Мегауровень (галактики и галактические системы), квант пространства - 1022
- 1028 см, квант времени - 1012 - 1018 с.
Каждое из этих состояний материального мира можно определить как
структурный уровень самоорганизации материи, в дальнейшем обозначаемый
сокращенно - СУСМ. Сокращенно именуются в последующем и каждый из
четырех уровней самоорганизации материи: субэлементарный уровень -
СУСМ-1, микроуровень - СУСМ-2, макроуровень - СУСМ-3, мегауровень -
СУСМ-4.
Линейные размеры частиц каждого СУСМ находятся в пределах
ограниченного диапазона пространственных значений, промежутки между
которыми составляют межуровневый интервал. Между СУСМ-1 и СУСМ-2
межуровневый интервал по протяженности равен шестнадцати порядкам, между
СУСМ-2 и СУСМ-3 - пятнадцати порядкам, между СУСМ-3 и СУСМ-4 -
девяти порядкам. Естественно, что это приблизительные оценки, так как
специально данным вопросом еще никто не занимался. Научную мысль до сих
пор в основном интересовало то, чем заполнено пространство между реальными
материальными объектами, так сказать, по горизонтали, т.е. природа "пустоты"
или физического вакуума . Мы же стремимся понять сущность "пустоты" по
вертикали (в иерархической структуре), иначе говоря, того, чем заполнено
пространство между структурными уровнями самоорганизации материи
(СУСМ).
Существование межуровневого интервала связано с тем, что каждая
дискретная физическая форма не может эволюционировать до бесконечности в
рамках форм данного класса. После достижения определенного предела
дальнейшее развитие физических форм в пределах одного СУСМ становится
невозможным и происходит накопление условий для скачка - перехода к
следующему уровню самоорганизации материи, преимущественно по
фрактальному принципу. В итоге происходит как бы репликация системы
самоорганизации на следующем СУСМ, что связано с возрастанием размерности
физических объектов от уровня к уровню.
Возрастание размерности физических постоянных от уровня к уровню, как и
"перешагивание" через межуровневый интервал, видимо, составляет важную
закономерность эволюции форм материи. Поскольку возрастание размерности
физических и иных форм происходит во времени, значение времени приобретает
относительность (привязанность к определенному материальному субстрату,
системе), и каждому этапу в развитии материального мира, иначе говоря,
каждому СУСМ соответствует определенный временной эквивалент (темпомир).
Можно предположить, что он пропорционален протяженности и массе частиц
этого уровня. Так, если средняя протяженность частиц микромира
приблизительно на 20 порядков меньше объектов макромира, то и процессы в
микромире должны протекать быстрее в такой же пропорции, т.е. на столько же
порядков. Эту разницу в скорости протекания процессов следует рассматривать
как межуровневый временной интервал между темпомирами, присущими
каждому из СУСМ.
Наблюдаемая последовательность СУСМ позволяет предполагать, что каждый
из них является результатом развития предыдущего. А поскольку это так и
между их сопоставимыми качественными состояниями существует временной
интервал, то отсюда следует вывод о том, что в любой из данных моментов
материя на всех уровнях вертикальной структуры находится в различных
качественных состояниях (как, к примеру, и разные поколения одновременно
живущих людей). Предшествующие нашему (СУСМ-3) уровни самоорганизации
материи (например, микромир - СУСМ-2) должны быть старше и иметь более
долгую по времени историю на величину межуровневого временного интервала.
Ориентируясь на возраст большинства известных нам макрообразований во
Вселенной, можно
утверждать, что временной интервал между СУСМ-2 и СУСМ-3 находится в
пределах 10 - 20 миллиардов лет .
Так как наблюдаются не только пространственный и временной интервалы, но
и интервалы по массе и другим фундаментальным значениям, есть все основания
предполагать, что между ними существует взаимосвязь, которая должна
принимать форму тенденций и закономерностей. Исследование корреляций
между формами проявлений межуровневого интервала дает ключ к разгадке
многих явлений природы, позволяет выйти на законы взаимосвязи пространства,
времени, массы, движения, скорости, энергии и т.д. Здесь, очевидно, скрыт
механизм перехода одних форм движения в другие, механизм действия
системообразующих факторов. В принципе все вопросы, связанные с
пониманием сущности эволюционных процессов и процессов развития (в том
числе и биологических форм), упираются в познание механизмов заполнения
межуровневого интервала, перехода от одного темпомира к другому,
механизмов надстраивания одних системообразующих факторов над другими.
Для понимания фундаментальных закономерностей эволюции и развития
важное значение имеет выяснение соотношения стабильности и
нестабильности в процессах самоорганизации сложных систем. Н.Н. Моисеев
считает познание диалектики этих противоположных по своей направленности
тенденций ключом к разгадке сущности развития. Он указывает, что "по мере
усложнения организации систем происходит одновременно ускорение процессов
развития и понижение уровня их стабильности" . Одно как бы порождает
другое. В результате через нестабильность и бифуркации в надстраивании одних
процессов самоорганизации над другими мы имеем новое качественное
состояние системы.
Развитие можно представить как результат антиэнтропийной эволюции в
самоорганизации материальных систем. Оно связано с необратимостью
некоторых процессов во Вселенной, т.е. накоплением таких качественных и
количественных изменений, которые временно как бы изымают часть вещества
из кругооборота материи за счет включения его во все более сложные формы
движения и саморганизации. Это происходит путем вплетения одних физических
форм движения и самоорганизации материи в другие формы или в физические
же формы движения на следующем структурном уровне самоорганизации
материи ( следующем СУСМ).
Включение элементов вещества в более или менее устойчивые системы, а этих
- в другие системы более высокого порядка и т.д., является главным способом
сохранения и воспроизводства определенных качественных состояний,
приобретения нового качества, придания всему процессу характера
необратимости (не в частных случаях, а в конечном итоге). Приращение качества
достигается за счет системообразующих факторов. В этом смысле развитие
выступает как направленный процесс количественных и качественных изменений
в структуре материальных объектов, определяемых их последовательным
включением в иерархию разнопорядковых систем и в конечном итоге, - в
иерархию СУСМ.
Между СУСМ, являющимися, прежде всего, узловыми пунктами развития
физических форм движения материи, находится последовательный ряд
химических, геологических, биологических, общественных и других процессов,
протекающих при определенных условиях. В то же время и каждый отдельный
элемент СУСМ (скажем, электрон или протон, планета или звезда) является
результатом развития физических, химических, а в некоторых случаях и других
(на нашей планете всего известного науке ряда) процессов на предыдущем
уровне (СУСМ-2). Эти процессы находятся в постоянном взаимодействии и при
определенных обстоятельствах могут переходить друг в друга. Причем,
процессы на последующих уровнях оказывают влияние на характер протекания
процессов на предыдущем уровне развития. Для наглядности излагаемая здесь
общая концепция развития представлена нами в виде схемы, которая дается в
приложении №1. Эта схема является иллюстрацией и ко всему разделу.
Развитие материи в целом можно представить в виде медленного, но
неуклонного подъема по бесконечной лестнице, где каждая ступенька, повторяя
общую конфигурацию предыдущей (по фрактальному принципу), но в гораздо
больших масштабах по всем основным измерениям, является очередным этапом
развития материального мира, которому соответствует определенный СУСМ.
Если исходить из такого понимания общей направленности эволюции
материального мира, то в каждый данный момент бесконечность имеет
реальный смысл лишь в сторону прошлого, а, следовательно, в сторону объектов
всё более мелкого масштаба (вниз по вертикали СУСМ). В противоположном
направлении (вверх по вертикали) бесконечность должна существовать только
в виде возможности бесконечного развития. Как отмечает С.Т. Мелюхин,
"можно только предполагать, что Метагалактика не составляет последней
ступени в структурной организации материи" .
Развитие материальных систем в пространственных масштабах тесно связано с
временными масштабами и с общей направленностью вектора времени, с так
называемой "стрелой времени" , что предполагает определенную
последовательность событий. В данном случае имеется в виду
последовательность СУСМ, каждый из которых представляет собой
новообразование в сравнении с предыдущим. Соотношение структурных
уровней во временном аспекте следует рассматривать не только в качестве
ступеней развития, но и как взаимосвязь между поколениями СУСМ. Образно
говоря, СУСМ-1 предстает с точки зрения макрообразований как бы
"дедушкой", а в качестве непосредственного "родителя" выступает СУСМ-2. В
связи с этим возникает ряд проблемных вопросов: Сколько поколений СУСМ
может существовать одновременно? Возможно ли на каком-то этапе
элиминирование ранее возникших и уже исчерпавших себя уровней? В каких же
тогда состояниях пребывает материя, вещество и т.д. на этих уровнях?
Конкретных ответов на такие и им подобные вопросы пока никто дать не может.
Это дело будущего. Поэтому на данном этапе мы вынуждены ограничиться
постановкой проблемы и ее рассмотрением на уровне гипотез.
Подводя итог рассуждениям об уровнях самоорганизации материи, о
структуре физической картины мира, мы должны определиться с ключевыми
понятиями и уточнить соотношение между ними. Прежде всего о понятии
"непрерывность прерывности", которое раскрывает соотношение конечного и
бесконечного. Современная наука признает, что это соотношение не одномерно,
а многомерно. Его следует трактовать также и как бесконечную иерархию
СУСМ, где каждая из основополагающих категорий материи (пространство,
время, масса, движение, энергия и др.) бесконечна (непрерывна), но в то же
время в рамках одного уровня самоорганизации (СУСМ) она конечна
(прерывна). Поэтому понятие бесконечности в его наиболее общем виде (как
философской категории) может быть использовано адекватно только при
характеристике основных атрибутов материи ; при этом линия разграничения
между конечным и бесконечным не может быть однозначно и жестко привязана
к соотношению количества и качества.
Тем не менее бесконечность - это понятие, отражающее преимущественно
количественное (метрическое) свойство материального мира в целом.
Актуализация бесконечности возможна при выделении двух главных
направлений проявления ее сущности: а) горизонтальное (пространственное) -
в рамках одного СУСМ; б) вертикальное (масштабное) в плане
иерархической бесконечности структурных уровней самоорганизации материи.
При таком подходе понятие "безграничность" будет выступать как частный
случай метрической бесконечности, а "неисчерпаемость" - как понятие,
отражающее бесконечное многообразие качественных состояний материи. Такая
вертикально-горизонтальная и количественно-качественная развертка
содержания категории "непрерывность прерывности" использовалась нами при
уяснении физической картины мира и понимании сущности развития как
методологический принцип.
Его суть состоит в том, что каждый структурный уровень самоорганизации
материи рассматривается как открытая нелинейная система, которая непрерывно
обменивается веществом, энергией и информацией с другими уровнями.
Основным полем для такого обмена является межуровневый интервал, где за
счет "вертикального" взаимодействия накапливаются неравновесные состояния
вещества и неустойчивость составляющих его диссипативных структур. Это
порождает состояние того самого хаоса, в котором различные флуктуации
создают условия для возникновения порядка, ведущего к новой иерархии
самоорганизую
...Поділитися у соцмережах
