Канке В.А. Энциклопедия философии науки

Глава 21. ФИЛОСОФИЯ СИНЕРГЕТИКИ

21.1. Концепты синергетики

Логика вышеизложенного вынуждает нас обращаться к анализу более сложных систем. Вопрос о возникновении из простого сложного считается в науке одним из самых актуальных. Лишь во второй половине XX в. наука стала теоретически осваивать сложные системы. Появилась даже особая наука – теория самоорганизации сложных систем, которая по предложению немецкого физика и математика Г. Хакена была названа синергетикой (от гр. synergia – сотрудничество).

Первый симпозиум по проблемам самоорганизации состоялся в 1961 г. в Иллинойском университете США [1]. Однако возраст синергетики принято отсчитывать с конца 1960-х годов. Благодаря стараниям упомянутого выше Г. Хакена, и особенно бельгийского уче- ного И. Пригожина, лауреата Нобелевской премии по химии за 1977 г., к синергетике было привлечено внимание широкой общественности. Сам Пригожин отмечал, что «новая формулировка динамики стала возможной благодаря работам советских физиков и математиков, и прежде всего А.Н. Колмогорова, Я.Г. Синая, В.И. Арнольда» [2, с. 7]. Можно перечислить не один десяток как зарубежных (начиная с Л. Больцмана и А. Пуанкаре), так и отечественных ученых (А.М. Ляпунов, Л.И. Мандельштам и др.), которые своими работами подготовили успех синергетики. На наш взгляд, конституирование синергетики в качестве особой науки состоялось не в последнюю очередь благодаря философской инициативе ряда западных ученых. Не скованные предзаданными философскими ориентирами, подобными диалектическому материализму в СССР, они смело заговорили о новом мировоззрении. Этой печатью отмечены все ныне считающиеся классическими работы по синергетике [3–6].

Далеко не всегда философские экскурсы синергетиков удачны, но сам факт их необходимости и плодотворности достаточно очевиден. Наша ближайшая задача состоит в выделении концептуального содержания синергетики. Когда в связи с тридцатилетием синергетики Г. Хакена попросили назвать ключевые положения этой науки, он перечислил их в следующем порядке.

421

Часть 2. Специальная философия науки

«1. Исследуемые системы состоят из нескольких или многих одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.

2.Эти системы являются нелинейными.

3.При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия.

4.Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.

5.Системы могут стать нестабильными.

6.Происходят качественные изменения.

7.В этих системах обнаруживаются эмерджентные (т. е. ранее отсутствовавшие. – В.К.) новые качества.

8.Возникают пространственные, временные, пространственно-

временные или функциональные структуры.

9.Структуры могут быть упорядоченными или хаотичными.

10.Во многих случаях возможна математизация» [7, с. 55].

Âприведенных положениях Хакену удалось в весьма лаконич- ной форме выразить основное содержание синергетики. Комментируя их, мы укажем также на те синергетические концепты, которые отсутствуют в списке Хакена. Он справедливо подчеркивает, в первую очередь, что части систем взаимодействуют друг с другом. Тем самым он выделяет динамические истоки, которые приводят к преобразованию систем. Основополагающий системный фактор состоит не в хаотичности, как часто полагают, а во взаимодействии, в динамике. Динамика не чужда и хаосу. А раз так, то вполне возможно, что в хаосе формируется порядок, упорядоченность. И это действительно имеет место. В динамическом отношении хаос, вопреки широко распространенному мнению, не является деструктивным нача- лом. Наряду с взаимодействием важнейшим концептом синергетики является нелинейность. В синергетике основное внимание уделяется изучению нелинейных математических уравнений, т. е. уравнений, содержащих искомые величины в степенях, не равных 1. Линейность абсолютизирует поступательность, безальтернативность, постоянство; нелинейность фиксирует непостоянство, многообразие, неустойчивость, отход от положений равновесия, случайности, точ- ки ветвления процессов [8]. Для линейных систем характерен принцип суперпозиции, согласно которому при наличии нескольких воз-

422

Глава 21. Философия синергетики

действий они не влияют друг на друга. В таком случае не могут образоваться новые структуры и качества, которые, как правило, являются результатом взаимовлияний, причем часто согласованных по тем или иным параметрам (отсюда само название – синергетика), отдельных взаимодействий.

Нелинейность – характернейшая особенность синергетических систем. С учетом этого обстоятельства рассмотрим три уравнения:

где T(x,t) – температура в точке x в момент t; k – коэффициент теплопроводности; α – коэффициент пропорциональности; Txx – двойная частная производная T по x. Уравнение (1) описывает явление теплопроводности, уравнение (2) – уравнения теплопроводности или горения с линейным источником (к правой части уравнения (1) добавлен член T ), уравнение (3) – уравнение теплопроводности или горения с нелинейным источником (появился член α T 3). Как выясняется, только в третьем случае распределение температур остается подобным себе с течением времени [9, с. 16–17]. Иначе говоря, процессы горения могут приводить к установлению устойчивых структур. Соответствующие уравнения находят, задавая на ЭВМ различные начальные данные.

Таким образом, в нелинейных системах один из путей эволюции – это самоорганизация. Такой путь эволюции разительно отли- чается от эволюции линейных систем, которое заканчивается установлением состояний равновесия с максимально низкой степенью упорядоченности, или, что то же самое, максимально высокой степенью хаотичности. Наблюдения за линейными системами показывают, что любое состояние равновесия так или иначе трансформируется. Но эти трансформации как раз и отмечены печатью нелинейности. Синергетика, как отмечает Хакен, имеет дело с открытыми системами, далекими от равновесия. Открытость системы означает наличие в ней источников и стоков, например вещества, энергии, энтропии и информации. Чтобы система образовалась, необходимо

423

Часть 2. Специальная философия науки

соответствующее питание, которое как раз и выступает организующим началом. Без подвода вещества и энергии организмы вымирают, без подвода газа не горит пламя в газовой горелке; безжизненной оказывается любая социальная система, обесточенная в информационном отношении. Как выясняется, не существует абсолютно замкнутых систем. Даже наша Вселенная незамкнута: она взаимодействует с физическим вакуумом [10, с. 68].

В динамике открытых нелинейных систем большое значение имеют малые возмущения, флуктуации. При линейном подходе ими обычно пренебрегают. Однако выяснено, что в нелинейных системах малые возмущения часто разрастаются, особенно при явлениях резонанса, и превращаются из локального в системно-глобальный фактор. Еще одна особенность нелинейных систем состоит в том, что в них может происходить известный отбор устойчивых состояний. Такой отбор сопровождается рассеиванием (диссипацией) вещества, энергии, энтропии, информации (знания). Малые возмущения играют также ключевую роль в точках бифуркации (от лат. bifurcus – раздвоенный). Именно они неизбежно выводят систему из состояния равновесия и направляют ее по одному из возможных путей эволюции.

Нелинейные системы подвержены колебаниям. Часто они как раз и представляют собой относительно устойчивые структуры. Значи- тельный вклад в развитие теории колебаний и волн внесли отече- ственные ученые, особенно Л.И. Мандельштам. Переходные процессы ведут к образованию структур, их часто называют аттракторами (от лат. attrahere – притягивать). Если система попадает в окрестность определенного аттрактора, то она эволюционирует именно к нему. Разными путями система, независимо от начальных условий и, следовательно, «забывая» их, эволюционизирует к аттракторным состояниям. В результате в системе возникают определенные параметры порядка, к которым подстраиваются все остальные. Чем меньшим числом параметров порядка обладает система, тем легче ею управлять. Отсюда, однако, не следует вывод, что открывается путь к однозначному предсказанию будущего.

Как впервые показал Э. Лоренц, даже в системе с тремя степенями свободы могут наблюдаться очень сложные, не лишенные хаотичности, предельные циклы – так называемые странные аттрак-

424

Глава 21. Философия синергетики

торы. Существует дорога не только от хаоса к порядку, но и от порядка к хаосу; в обоих случаях не обходится без аттракторных состояний [11]. В теории странных аттракторов выясняется весьма нетривиальная связь, существующая между порядком и хаосом. Феномен странных аттракторов определяет границы возможностей точного предсказания будущего (матереологического, экономического или какого-либо другого). При больших длительностях даже траектории космических кораблей и планет становятся непредсказуемыми.

Необычные аттракторные особенности характерны также для множеств Б. Мандельброта. Как известно, он назвал такие множества, в которых фрагмент повторяет структуру всего множества, фракталами [12]. Фракталы обладают особыми топологическими свойствами, в частности, дробными размерностями. В 1980-х годах было выяснено, что некоторые фрактальные множества неустойчи- вы: они могут «сжиматься» в точку или же, наоборот, неограниченно разрастаться. В первом случае аттрактором является нуль, а во втором бесконечность [13, с. 75]. Эту ситуацию можно прокомментировать следующим образом. Наличие аттракторов не избавляет систему ни от исчезновения, ни от хаоса. Но и хаосу всегда присуща некоторая относительная степень упорядоченности [14].

Из восьми положений Хакена не прокомментировано нами, пожалуй, только восьмое, где речь идет, среди прочего, о пространственных и временных структурах. В этой связи заслуживает особого внимания претензия И. Пригожина на философскую новацию. Он энергично настаивал на том, что главная тема синергетики – это переоткрытие времени [2, c. 7; 15]. С этой идеей трудно согласиться постольку, поскольку время всегда выступает проявлением некоторых взаимодействий. В указанном смысле оно вторично. Конечно же синергетика привнесла в проблему времени много нового. Было выяснено, что именно представляет собой время в нелинейных динамических открытых системах. Суть ситуации состоит в том, что метаморфозы нелинейных систем включают стадии и непрерывной эволюции, и катастроф, и выхода на аттракторные состояния, и ветвления в точках бифуркации, и изменения степеней упорядоченности. И всякий раз время выступает интегральной количественной характеристикой происходящих в нелинейных системах процессов. Время в синергетике И. Пригожина выглядит значительно более

425

Часть 2. Специальная философия науки

многоаспектной сущностью, чем в механике И. Ньютона или в термодинамике Л. Больцмана. Справедливости ради отметим, что, рассуждая о времени, И. Пригожин, как правило, не облекал свои рассуждения в количественную форму. На наш взгляд, авторы синергетических исследований, и в том числе И. Пригожин, не вычленяют проблему времени в самостоятельную тему. А это означает, что синергетическое время все еще остается за рамками глубокого исследования.

Итак, научный статус синергетики не вызывает сомнений. Разумеется, каждый из ее концептов может быть проблематизирован. Так, существуют разные воззрения по поводу того, что собой представляют самоорганизация, нелинейность, динамичность, хаос, порядок, аттрактор, неустойчивость, бифуркация. Упомянутые проблематизации не входят в нашу задачу. Она состоит прежде всего в философской характеристике синергетики.

21.2. О статусе синергетики

Вопрос о статусе синергетики запутан сверх всякой меры. В ней видят и физико-математическую дисциплину, и направление междисциплинарных исследований, и общую теорию развития. Довольно часто синергетика ставится вровень с диалектикой как философским учением (синергетика – это диалектика сегодня?!). Вошло даже в моду, причем среди очень компетентных авторов, говорить о синергетике высоким стилем: речь, дескать, идет не менее чем о новом мировидении, новом образе научного мышления и новой парадигме [16, 17, 18]. На наш взгляд, этот высокий стиль свидетельствует скорее об энтузиазме профессиональных синергетиков и их философских коллег, чем о статусе самой синергетики. Итак, какое место занимает синергетика в современной науке? Отвечая на этот вопрос, резонно обратить внимание на характер деятельности выдающихся синергетиков – Г. Хакена, И. Пригожина, С.П. Курдюмова.

Г. Хакен – профессиональный математик, и его интересы простираются далеко за приделы математики. Каким образом демонстрирует математик свою компетентность в нематематических дисциплинах? Исключительно за счет математического моделирования. Возьмем на себя смелость утверждать, что в работах Г. Хакена синер-

426

Глава 21. Философия синергетики

гетика выступает как определенная математическая дисциплина плюс соответствующее моделирование. Сам Г. Хакен определяет синергетику как «учение о взаимодействии» и «исследование общих закономерностей, которые действуют в системах, состоящих из отдельных частей» [7, c. 54]. Однако каким образом синергетики изу- чают «учение о взаимодействии»? Посредством математического моделирования. К примеру, физическое взаимодействие изучают непосредственно физики, а отнюдь не синергетики.

Модельную сущность синергетики отчетливо выражает немецкий коллега Г. Хакена К. Майнцер: «Таким образом, приложения сомоорганизации имеют своей целью создание математических моделей (курсив наш. – В.К.) с нелинейной динамикой и хорошо определенными социоэкономическими параметрами – моделей, призванных помочь в решении сложных проблем организации, прогнозирования и принятия решений» [19, с. 48]. В связи с успехами синергетики тот же автор пишет о возникновении новой науки и культуры (!) на рубеже веков. Тезис Г. Хакена об «общих закономерностях» применительно к синергетике заслуживает особого внимания. То и дело утверждается как само собой разумеющееся, что синергетика познает общие закономерности и принципы физических, химических, биологических, технических и социальных процессов. Так ли это?

Если одно и то же математическое уравнение используется для моделирования разнокачественных процессов, например физических и социальных, отсюда отнюдь не следует, что два типа указанных процессов подчиняются одному и тому же закону. Законы физики, с одной стороны, и законы социологии, с другой стороны, в качественном отношении невозможно объединить, но их формальная структура может быть одинаковой. Подобно математике синергетика предназначена не для того, чтобы обнаруживать одинаковость разнока- чественных законов, а для выяснения их формальных структур. Далеко не всегда разнокачественные законы описываются одними и теми же уравнениями. Однако это обстоятельство ни в коей мере не подрывает авторитета синергетики. Многие философы любят выступать от имени универсализма. Они убеждены, что существуют общие законы природы, общества и мышления. Им кажется, что синергетика подтверждает их воззрения. Критикуемое воззрение превраща-

427

Часть 2. Специальная философия науки

ет философию в весьма формальное (номинальное) учение, что недопустимо.

Обратимся к воззрениям И. Пригожина. Он – профессиональный химик, склонный к далеко идущим философским экстраполяциям. Как правило, он рассуждал в весьма раскованной манере, а именно вносил коррективы в популярные философские концепции. Если бы он выявлял подлинные истоки этих концепций, выяснилось бы, что их коррекцию надо проводить не только от имени синергетики, но и от имени всех частных наук. Строго говоря, И. Пригожин отнюдь не доказал, что синергетика изучает химические процессы. Рассмотренная им «модель брюсселятора, – пишут С.П. Кудрюмов и Г.Г. Малинецкий, – является одной из самых известных математи- ческих моделей (курсив наш. – В.К.) синергетики» [9, с. 103]. Иначе говоря, речь и на этот раз идет о математическом моделировании. Есть химия, но нет химической синергетики. Синергетика позволяет моделировать некоторые химические процессы. Природа хими- ческих процессов изучается химией, в том числе с помощью синергетики.

Из отечественных ученых, пожалуй, наибольший вклад в развитие синергетики внес С.П. Кудрюмов. Он принадлежал к знаменитой школе математического моделирования, главой которой является академик А.А. Самарский. Все представители этой школы рассматривают синергетику как результат синтеза «чистого» математического моделирования с информатикой (с вычислительным экспериментом в том числе) [20]. Синергетика выступает как особая наука, сохраняющаяся теснейшую преемственность с математикой и информатикой и, следовательно, с компьютерным моделированием. Иногда говорят, что школа А.А. Самарского и С.П. Курдюмова демонстрирует всего лишь некоторые из многих подходов к пониманию научного статуса синергетики. С этим мнением трудно согласиться, причем по очень простой причине – не видно альтернативы тому пониманию статуса синергетики, которое разработано в рассматриваемой школе. В конечном счете, этому пониманию не противоречат воззрения Г. Хакена и И. Пригожина, равно как и их многочисленных учеников.

Таким образом, синергетика относится к тому же типу наук, что математика и информатика, своеобразным синтезом которых она выступает. Синергетика, подобно своему прародителю – математи-

428

Глава 21. Философия синергетики

ке, имеет дело не с природными или социальными явлениями как таковыми, а с определенными возможными нелинейными мирами. Основная проблема синергетики – это нахождение нелинейных уравнений, которые могут быть использованы для моделирования тех или иных процессов. Итак, синергетика – это научная дисциплина, предметом которой является определенный класс нелинейных математи- ческих уравнений и возможности их использования в целях моделирования. В начале главы синергетика определялась нами как теория самоорганизации сложных систем. Как видим, это определение пришлось существенно уточнить.

Попытка представить синергетику как междисциплинарный подход не проясняет, а лишь затемняет суть дела. Разумеется, синергетическое моделирование действенно для очень многих, если не для всех наук. Но это обстоятельство не позволяет превращать синергетику из науки в некий аморфный подход. Такая характеристика синергетики создает впечатление, что она является чем-то большим, чем просто одной из специальных наук. Это мнение невозможно обосновать. Итак, синергетика не относится ни к естествознанию, ни к обществоведению. Не является синергетика и некоторой формой философии. Ее предметом не является мир в целом. Характеристика синергетики как новой научной парадигмы, нового образа мышления имеет смысл лишь в том случае, если ее научное значение не абсолютизируется, а рассматривается наряду со значением других наук. Подобно любой науке синергетика нуждается в философском осмыслении. Синергетика и философия синергетики – это разные вещи. Многих ошибочных суждений о синергетике можно было бы избежать, если бы четко проводилось различие между синергетикой и философией синергетики.

21.3. Заключительные размышления

Итак, закончен наш экскурс в область тех наук, которые не относятся ни к естествознанию, ни к обществоведению, ни к техническим дисциплинам. Мы имеем в виду семиотику, теоретическую лингвистику, логику, математику, информациологию и синергетику. Эти дисциплины часто называют общенаучными. Но такая классификация чревата заблуждениями. Действительно, когда говорят об общенауч-

429

Часть 2. Специальная философия науки

ной дисциплине, создается впечатление, что по своему статусу она проистекает прямо и непосредственно из наук о природе и обществе. В этой связи допустимо утверждать, что, например, математика имеет дело с законами, общими для естествознания и обществознания, т. е. в ней содержится, в той или иной форме, определенность природы и общества. Но математика отнюдь не представляет собой не- что вроде абстрактной физики или абстрактной социологии. Как отмечалось ранее, ее предметом является некоторый класс структур возможных миров. Все перечисленные выше науки, от семиотики до синергетики, имеют дело с возможными синтаксическими мирами, а не с законами природы и общества непосредственно. Таким образом, речь идет об особом типе наук – наук о возможных онтологи- ческих мирах. Исходя из требований научной терминологии, целесообразно было бы наименовать науки о возможных мирах одним термином.

В одной из наших работ мы назвали рассматриваемые науки синтаксическими [21]. Термин «синтаксическая наука» призван выразить своеобразие рассматриваемого типа наук, их коренное отличие от естествознания и обществознания. Однако науки о возможных синтаксических мирах, как неоднократно подчеркивалось нами в главах 16–21 , в определенной степени причастны также к семанти- ческим и прагматическим реалиям. Видимо, желательно в определении статуса синтаксических наук учитывать это обстоятельство. И потому сделаем попытку очертить специфику наук о возможных мирах по-другому, а именно подчеркивая их специфический модельный характер. Все науки о возможных синтаксических мирах функционируют в составе современного научного знания как целого исключительно благодаря моделированию. Переходы в пределах наук о возможных мирах, а также при их подключении к наукам о природе и обществе всегда требуют моделирования. Так, математику связывает с физикой математическое моделирование. А вот, например, физику связывает с биологией отнюдь не отношение моделирования. Математические структуры не являются носителем физических процессов. Но именно они выступают природной основой, носителем биологических и социальных явлений.

С учетом сказанного науки о возможных синтаксических мирах можно назвать модельными. В этой связи заслуживает обсуждения

430