1.4. Самоорганизация в природе и обществе
Концептуальный аппарат синергетики сегодня всё шире используется для изучения, проникновения вглубь самых разнообразных явлений: физических, химических, биологических, социальных, психических и др. Мало того, синергетика позволяет на единой основе выстроить общую картину эволюции мироздания, выявить важнейшие фундаментальные закономерности развития Вселенной.
Действительно, если посмотреть на историю Вселенной, то мы увидим неуклонный рост сложности всех её подсистем: сначала появляются элементарные частицы, затем атомы, причём только самые простые – атомы водорода и гелия, и только через миллионы лет после них – более сложные атомы «тяжёлых элементов», которые, в свою очередь, оказываются необходимыми «кирпичиками» для строительства первых живых клеток, последним же словом в эволюции живого является человек, т.е. мы с вами.
Иными словами, история Вселенной – это история борьбы негэнтропии с энтропией, порядка с хаосом, добра со злом. И пока эта борьба оказывалась достаточно успешной – процессы самоорганизации порождали всё более сложные и сложные структуры.
Приведём некоторые примеры синергетических явлений на уровне неживых систем. Следует отметить, что самоорганизация физических систем была замечена задолго до разработки теории самоорганизации. Экспериментально такое явление было зафиксировано в 1900 году физиком Х. Бенаром в опыте с образованием призматических ячеек в вязкой жидкости. Он наливал ртуть в плоский сосуд, который подогревали снизу. После того, как разность температур верхнего и нижнего слоя ртути достигала некоего критического значения, верхний слой быстро распадался на множество шестигранных призм с определённым соотношением между их стороной и высотой. Эти структуры получили название ячеек Бенара и с тех пор служат классическим примером самоорганизации.
Классическим стал пример с превращением ламинарного течения жидкости в турбулентное. Это явление не раз наблюдали многие на примере характера стока воды из ванной в трубопровод. Пока воды в ванной мало, она стекает в трубопровод ламинарно (то есть жидкость движется как бы слоями, параллельными направлению течения). Если воды набрать много, то давление на нижний слой воды заставляет её1 стекать в трубопровод быстро. Тогда сток воды в трубопровод теряет устойчивость и переходит в новый – вихреобразный режим. Теперь вода входит в отверстие в виде вращающейся воронки, то есть турбулентно. Другие примеры самоорганизации в неживой природе – образование облаков, снежинок, галактик, Вселенной в целом.
В живой природе – самоорганизация типичный процесс, ибо сама жизнь есть результат самоорганизации неживой материи. Живые организмы сильно неравновесны и открыты, свободно потребляют вещество и энергию из окружающей среды. Также к процессам самоорганизации относится образование (динамика) популяций и экосистем (биогеоценозов). Человеческий мозг вместе с процессами мышления и творчества, в том числе и интуитивно-бессознательного также рассматривается как самоорганизующаяся система.
В социальной жизни в качестве диссипативной системы трактуется, в частности, экономика, в которой конкуренция выполняет функцию аналогичную диссипации в природных процессах. Сегодня синергетические понятия и образы активно используются и при изучении идеальных образований – языка, знания (научного знания), искусства и др.
Синергетика позволяет дать следующую, достаточно универсальную схему эволюционного процесса. На начальном этапе эволюции происходит медленное развитие свойств системы. Этот процесс более или менее предсказуем. В какой-то момент или внешнее воздействие достигает критического значения, или происходит кумуляция внутренних сил (или то и другое вместе). При этом параметры системы начинают быстро изменятся, ранее стабильное состояние резко снижает уровень стабильности, и возникает возможность разных путей развития. В этой ситуации даже незначительное воздействие может перевести эволюционный процесс на новые рельсы, развитие потом пойдёт по совсем другой линии. Наступит новый «спокойный участок», который в какой-то момент опять может смениться новым процессом бифуркации.
Бифуркационный механизм играет важнейшую роль в общей эволюционной схеме. Именно он является источником роста разнообразия различных форм организации материи, а, следовательно, и непрерывно возрастающей сложности её организации. Кроме того, из-за вероятностного характера бифуркационного процесса, эволюция не может иметь обратного хода, точнее, вероятность обратного хода эволюции стремится к нулю, а это имеет отношение к другому фундаментальному факту – отсутствие обратимости не только эволюции, но и времени. В этом проявляется общая направленность общего эволюционного процесса.
Графически синергетическую модель эволюции можно представить так:
Из схемы видно, что саморазвивающаяся система проходит несколько точек бифуркации, в каждой из которых появляются альтернативные пути развития. Их всегда больше одного, но их число далеко не бесконечно. Какой именно путь выберет система зависит от случайных факторов в этих точках неустойчивости. Например, в сфере социального развития точкам бифуркации соответствуют революционные периоды, когда общество становится неустойчивым и в то же время восприимчивым к «малым силовым воздействиям», которые и могут вывести её на определённый путь развития. Например, для России последняя такая точка – август 1991 года – когда общество стояло перед альтернативой – либо оставаться там, где оно было, либо идти назад, к командному, тоталитарному социализму, либо взять курс на медленное врастание в капитализм (китайский вариант), либо 2шоковая терапия», этот последний вариант и был избран. Выбор же его был во многом случаен – окажись у Ельцина другие, более осмотрительное советники, не исключено, что Россия избрала бы «китайский путь».
Итак, мы нарисовали некоторую, достаточно общую схему процессов самоорганизации, в общих чертах справедливую как для неживой материи, так для живого вещества и общества. Несмотря на общность, эта схема позволила выявить такую особенность эволюционных процессов, как их направленность. В своей массе они идут в сторону усложнения организации Вселенной и роста разнообразия организационных форм. Дарвин писал, что это имеет место для живого мира. Как мы видим, это справедливо для любых процессов самоорганизации, в том числе и для Вселенной в целом.
В процессе самоорганизации происходит непрерывное разрушение старых и возникновение новых структур, новых форм организации материи, обладающих новыми свойствами. Причём это качественно не те же самые образования, отличающиеся только геометрическими размерами, формой или другими физическими особенностями. Во Вселенной возникают уникальные образования, непрерывно возникают новые перестройки (бифуркации), в результате которых рождаются качественно новые структуры, не имевшие до сих пор аналогов. Они обладаю новыми неповторимыми свойствами. А как эти свойства связаны со свойствами исходных элементов, из которых составлены системы? Это очень глубокий вопрос, который имеет как философское, так и практическое значение.
Процессы объединения элементов идут непрерывно и на всех уровнях организации материального мира – в неживой и живой природе, и в обществе. Этот процесс универсален – тенденция к кооперативности пронизывает все этажи мироздания. Поэтому имеет право на существование гипотеза о том, что процесс возникновения новых форм организации материи определяется столь же фундаментальными законами, как и законы сохранения, и которые в общем случае не сводятся к анализу простых взаимодействий, существующих среди элементов рождающейся системы. Механизмы, которые определяются этими законами, назовём «механизмами сборки».
В результате действия механизмов сборки возникают новые образования, обладающие новыми свойствами. В некоторых случаях эти свойства можно предугадать, опираясь на свойства элементов этих систем и, иногда, некоторые другие соображения, например, так называемый принцип минимума диссипации энергии. Однако так бывает далеко не всегда.
Простейший пример этому – вода. Она обладает аномальной зависимостью плотности от температуры, и это свойство мы не можем вывести из свойств атомов (или молекулярных свойств) водорода и кислорода, которые более или менее известны. Таким примерам нет числа, особенно когда мы переходим в сферу живого вещества и общественных отношений. Феномен жизни, видимо, невозможно свести к физико-химическому взаимодействию составляющих элементов живого организма. Свойства Разума, вероятнее всего, несводимы к свойствам нейронов, из которых состоит мозг. Объяснить поведение толпы свойствами входящих в неё людей – тоже практически невозможно.