9.4. Феномен самоорганизации в современной картине мира. Диалектика и синергетика

Все основные и неосновные законы бытия – это законы самоорганизации бытия. Самоорганизация – изначально присущее материи свойство, связанное с ее самодвижением. Идеи о самодвижении материи, возникновении мира из хаоса встречаются уже в древнейших учениях Востока, древнегреческой философии, у французских энциклопедистов.

Физика 19 в. на основании изучения необратимых процессов пришла к выводу о том, что существует направление времени и физические изменения необратимы. Классическая термодинамика считала, что изменения могут происходить лишь в сторону увеличения энтропии, то есть энтропия растет (второе начало термодинамики), а значит, в системах нарастает хаос, беспорядок, распад структуры и упрощение организации (дезорганизация). Следовательно, согласно классической термодинамике материальные системы деградируют. Логическим продолжением такой теории стала гипотеза тепловой смерти Вселенной.

В 1944 году в Англии вышла книга известного физика-теоретика Э. Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?». В ней он указал, что жизнь проявляет свойства, которые противоречат сложившимся на тот момент времени представлениям в физике. Оказывается, жизнь проявляет, кроме разрушительной тенденции, «тенденцию к устойчивому поддержанию упорядоченных состояний высокого уровня сложности» и неравновесности.

Стало ясно, что классическая термодинамика не совсем адекватно описывает процессы, происходящие в окружающем нас мире. Действительно, она изучает линейные процессы, протекающие в закрытых системах, что является весьма сильной идеализацией действительности, так как в природе все известные системы (возможно за исключением Вселенной) взаимодействуют друг с другом, а, значит, являются открытыми. Отсюда следует важный вывод: системы могут обмениваться энергией, веществом и информацией (негэнтропией – величиной обратной энтропии) и тем самым повышать свою организацию, то есть для открытых систем второе начало термодинамики имеет ограниченное применение (совсем исключать его действие все-таки нельзя, именно вследствие накопления энтропии все живые организмы имеют ограниченный срок жизни). Это положение привело к разработке универсальной теории самоорганизации – синергетике (Г. Хакен) и неравновесной термодинамике (И. Пригожин).

В 1969 году Г. Хакен основал научное направление, получившее название – синергетика (от греч. synergos – согласованно действующий, совместный).

Синергетика рассматривает возникновение упорядоченности в системе как рождение коллективных типов поведения (мод) ее элементов. Моды конкурируют между собой, и выживает (сохраняется в природе) та форма, которая оказывается наиболее приспособлена к внешним условиям. Синергетика как точная наука должна дать адекватное математическое описание процессов и предсказать их результаты при заданных исходных условиях. Поэтому основное внимание она уделяет изучению нелинейных математических уравнений. Литературным примером нелинейности можно считать знаменитые строки: «Нам не дано предугадать, что день грядущий нам готовит…». Между тем в каждой данной нелинейной среде возможен лишь определенный набор путей эволюции системы, так называемых «притягивающих», аттракторных состояний. Под аттрактором (от лат. attrahere – притягивать) в синергетике понимают относительно устойчивое состояние системы, которое как бы притягивает к себе и тем самым определяет все множество траекторий развития системы, детерминированных разными начальными условиями. Например, независимо от начального положения мяча он скатывается на дно ямы, то есть состояние покоя мяча на дне ямы – это аттрактор движения мяча.

При достижении параметрами системы критических состояний, она становится неравновесной (неустойчивой) и вследствие флуктуации (от лат. fluctuatio – колебание; сколь угодно малые изменения значений параметров динамической системы) скатывается в область притяжения какого-либо аттрактора (попадает в конус аттрактора). Наглядной иллюстрацией этого процесса является образ полусферы, на вершине которой находится маленький шарик; поверхность полусферы вся покрыта желобками, сужающимися к вершине полусферы и сходящимися к ней. Шарик в силу случайного возмущения (флуктуации) скатится вниз и, попав в один из желобков, именно по нему и продолжит движение. В данном случае желобок – это траектория развития. Исходя из этого, можно сделать следующий философский вывод: неустойчивое и неравновесное состояние (хаос) перешло в упорядоченное движение, то есть случайность перешла в необходимость. Процесс катастрофической перестройки системы при переходе на новую траекторию развития называется бифуркацией (от лат. bifurcatio – раздвоение, разветвление). Точка бифуркации – тот момент времени, когда при критическом значении параметров, неравновесности системы совершается случайный выбор дальнейшего направления развития и происходит кардинальная перестройка системы. По выражению академика Н.Н. Моисеева, в случае классических динамических систем, «бифуркация – одномоментное состояние, когда система, потеряв устойчивость, полностью теряет память [ее связь с прошлым состоянием], и ее последующая эволюция оказывается принципиально непредсказуемой…», но все же «процесс бифуркации – это всегда процесс катастрофической перестройки системы. Его последствия практически непредсказуемы, поскольку память системы оказывается ослабленной, а роль случайных факторов резко усилена». Применение этой теории при анализе современной экологической ситуации показывает, что сложившееся состояние биосферы близко к точке бифуркации, а значит велика роль случайности и предсказать развитие ситуации довольно сложно.

Неравновесная термодинамика добавляет новые детали в понимание проблемы самоорганизации. Как отмечает И. Пригожин, в неустойчивых динамических системах невозможно задать начальные условия, которые привели бы к одинаковому будущему. Это означает, что будущее не входит составной частью в прошлое, будущее нелинейно. Процесс развития предстает как необратимое движение от одной точки бифуркации к другой, в которых дальнейшую судьбу системы решает случай, но между ними протекает детерминированный период развития.

В последние десятилетия возникает множество споров относительно соотношения синергетики и диалектики. Диалектика является в первую очередь общефилософским методом, а синергетика – общенаучным, но выводы последней имеют и философское приложение. Можно с уверенностью сказать, что диалектика и синергетика не противоречат друг другу. Синергетика не совместима с метафизическими и механистическими представлениями о мире как косном веществе, приводимом в движение внешней силой. Она конкретизирует и уточняет такие диалектические категории как система, элемент, структура, необходимость и случайность, устойчивость и неустойчивость; подтверждает неразрывную связь материи и движения, универсальность принципа самодвижения и внутренней активности материи. Хаос предстает не как что-то разрушительное, деструктивное, а как необходимое условие и конструктивное, творческое начало самоорганизации материи. Развитие в синергетике представляется не как линейный детерминированный процесс, а как многовариантный, определяющийся случайностью.

Важно учитывать, что при применении синергетического подхода должны выполняться некоторые предусловия. Система должна быть открытой и нелинейной; сложной (состоящей из множества элементов и подсистем); должна находиться в состоянии, далеком от равновесия. Необходимо помнить, что синергетика обеспечивает только общие рамки исследования, ментальную схему, методологический подход к конкретному научному исследованию.

Синергетика как универсальная теория эволюции претендует на снятие двух барьеров, которые являются серьезным препятствием для других научных направлений: 1) между неживой и живой природой; 2) между природой и социальными процессами. Мир предстает как иерархия открытых систем, которые развиваются по единым законам. Подобная точка зрения называется глобальным эволюционизмом. Возникновение жизни и социума – закономерные этапы развития материи и форм ее движения в сторону усложнения их структуры. Признавая всеобщность законов развития, синергетика признает специфику их проявления на разных уровнях организации материи, тем самым избегая крайностей редукционизма.