Синергетика:различные взгляды
Сборник статейпо синергетике
В этой работе представленыосновные стати ведущий специалистов в области систем управления. Ответ навопрос «Что такое синергетика?» здесь бесспорно можно найти. Работа содержит всебе несколько отдельных глав, связанных общей темой.
Синергетика:различные взгляды
Сборникстатей по синергетике
В этой работе представлены основныестати ведущий специалистов в области систем управления. Ответ на вопрос «Чтотакое синергетика?» здесь бесспорно можно найти. Работа содержит в себенесколько отдельных глав, связанных общей темой.
Лысенко Е.А.
Лысенко Е.А.
Группа ПС-114
20.12.2007
Содержание:
ü Введениеот автора
ü Синергетика
ü Синергетическаямодель динамики политического сознания
ü Синергетикаи кибернетика
ü Синергетикаи методология системных исследований
ü Синергетическиестратегии в образовании
ü Самоорганизацияв физико-химических системах: рождение сложного
ü Синергетикаи новые подходы к процессу обучения
ü Синергетикаи образовательные ценности
ü Синергетикаи глобальные проблемы современности
ü Синергетикаи биология
ü Чтотакое синергетика?
ü Синергетикаи проблемы управления в технике, экономике и социологии
ü Синергетикаи Интернет?
ü Синергетикаи детерминизм
ü Синергетическийвызов культуре
ü Рольи место синергетики в современной науке
ü P.s.Два слова о моде на синергетику
— Итак, вы хотитезнать, каков простой и ясный ответ на Великий Вопрос Жизни, Вселенной и всегоостального? вопросил Проницательный Интеллектоматик.
-Да! Немедленно!воскликнули инженеры.
-Сорок два, сбеспредельным спокойствием сообщил компьютер.
(Дуглас Адаме,Руководство для путешествующих автостопом по галактике)
Введениеот автора
Назовите хоть одногообразованного человека, который бы не слышал слова «синергетика»…Таких неверноредко встретишь. Это слово – камень преткновения современных наук. Да да наук,не одной скорее всех. Все существующие ныне работы в области синергетики,синергетических систем крайне не систематизированы. Я не ставил перед собойзадачу по систематизации этих знаний. Моя задача всего одна — показать, что жетакое синергетика и «с чем ее едят». Здесь нет ничего сложного для человеказнающего и понимающего и поэтому можно рекомендовать эту работу всем, особенной людям с техническим складом ума. В конце каждого раздела есть списоклитературы, которая была использована при подготовки статьи.
Если своей работой язаинтересую хотя бы одно человека, если он познает бескрайние возможностисинергетики я считаю свою задачу выполненной…
Синергетика
Существует целый классзадач, которые состоят в описании поведения сложных систем, при решении которыхизучение поведения отдельных элементов системы не позволяет эффективно описатьпроцессы, идущие в системе на макроуровне. Речь в данном случае идет опроцессах самоорганизации, хаотическому возникновению в различных средахупорядоченных структур за счет подвода к ним энергии.
С другой стороны, хотяподобные системы имеют совершенно различную природу, число математическихмоделей, которые используются для описания процессов в них невелико. То есть,там, где присутствует упорядоченность, внутренняя сложность макросистем непроявляется, они ведут себя схожим образом. Собственно синергетика занимаетсяпоиском и изучением моделей сложных систем, вопросами возникновения порядка изхаоса и перехода от упорядоченных структур к хаотическим.
В качестве примеровсамоорганизующихся систем можно назвать поток жидкости, который по мереувеличения скорости перестает быть ламинарным, в нем образуются сложныеупорядоченные структуры. При дальнейшем увеличении скорости течения выделитьупорядоченность становится все сложнее, и поток приобретает хаотичный вид. Ксложным самоорганизующимся системам относятся живые организмы любого уровня, отклеток до социумов. В неживом мире примеры самоорганизации также можно найтивезде, вплоть до крупномасштабного строения вселенной [15]…
Глава 1. Физическиесистемы
Последние несколькодесятилетий развития физики показали, что упорядоченность образуется в открытыхсистемах (обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой), находящихсяв неравновесном состоянии. Такие системы обычно оказываются неустойчивыми, невсегда возвращаются к начальному состоянию. Им свойственно наличиебифуркационных точек, где нельзя однозначно предсказать дальнейшую эволюциюсистемы. При этом малое воздействие на систему может привести к значительнымнепредсказуемым последствиям (к раскрытию неустойчивости). В открытых системах,далеких от равновесия, возникают эффекты согласования, когда элементы системыкореллируют свое поведение на макроскопических расстояниях через макроскопическиеинтервалы времени. В результате согласованного взаимодействия происходятпроцессы возникновения из хаоса определенных структур, их усложнения.
Собственно синергетикавозникла из объединения трех направлений исследований: разработки методовописания существенно неравновесных структур, разработки термодинамики открытыхсистем и определения качественных изменений решений нелинейных дифференциальныхуравнений.
Диссипативные системы
Открытые системы, вкоторых наблюдается прирост энтропии, называют диссипативными. В таких системахэнергия упорядоченного движения переходит в энергию неупорядоченногохаотического движения, в тепло. Если замкнутая система (гамильтонова система),выведенная из состояния равновесия, всегда стремится вновь придти к максимуму энтропии,то в открытой системе отток энтропии может уравновесить ее рост в самой системеи есть вероятность возникновения стационарного состояния. Если же оттокэнтропии превысит ее внутренний рост, то возникают и разрастаются домакроскопического уровня крупномасштабные флюктуации, а при определенныхусловиях в системе начинают происходить самоорганизационные процессы, созданиеупорядоченных структур.
При изучении систем, ихчасто описывают системой дифференциальных уравнений. Представление решения этихуравнений как движения некоторой точки в пространстве с размерностью, равнойчислу переменных называют фазовыми траекториями системы. Поведение фазовойтраектории в смысле устойчивости показывает, что существует несколько основныхего типов, когда все решения системы, в конечном счете, сосредотачиваются нанекотором подмножестве. Такое подмножество называется аттрактором. Аттракторимеет область притяжения, множество начальных точек, таких, что при увеличениивремени все фазовые траектории, начавшиеся в них стремятся именно к этомуаттрактору. Основными типами аттракторов являются устойчивые предельные точки,устойчивые циклы (траектория стремится к некоторой замкнутой кривой) и торы (кповерхности которых приближается траектория). Движение точки в таких случаяхимеет периодический или квазипериодический характер. Существуют такжехарактерные только для диссипативных систем так называемые странные аттракторы,которые, в отличие от обычных не являются подмногообразиями фазовогопространства (не вдаваясь в подробности, замечу, что точка, цикл, тор, гипертор- являются) и движение точки на них является неустойчивым, любые две траекториина нем всегда расходятся, малое изменение начальных данных приводит к различнымпутям развития. Иными словами, динамика систем со странными аттракторамиявляется хаотической. Уравнения, обладающие странными аттракторами вовсе неявляются экзотическими.
В качестве примератакой системы можно назвать систему Лоренца, полученную из уравненийгидродинамики в задаче о термоконвекции подогреваемого снизу слоя жидкости. Замечательным является строение странных аттракторов. Их уникальным свойствомявляется скейлинговая структура или масштабная самоповторяемость. Это означает,что увеличивая участок аттрактора, содержащий бесконечное количество кривых,можно убедиться в его подобии крупномасштабному представлению части аттрактора.Для объектов, обладающих способностью бесконечно повторять собственнуюструктуру на микроуровне существует специальное название — фракталы.
Для динамических систем,зависящих от некоторого параметра, характерно, как правило, плавное изменениехарактера поведения при изменении параметра. Однако для параметра может иметьсянекоторое критическое (бифуркационное) значение, при переходе через котороеаттрактор претерпевает качественную перестройку и, соответственно, резкоменяется динамика системы, например, теряется устойчивость. Потеря устойчивостипроисходит, как правило, переходом от точки устойчивости к устойчивому циклу(мягкая потеря устойчивости), выход траектории с устойчивого положения (жесткаяпотеря устойчивости), рождение циклов с удвоенным периодом. При дальнейшемизменении параметра возможно возникновение торов и далее странных аттракторов,то есть хаотических процессов.
Здесь надо оговорить,что в специальном смысле этого слова хаос означает нерегулярное движение,описываемое детерминистическими уравнениями. Нерегулярное движениеподразумевает невозможность его описания суммой гармонических движений.
Распределенные системы
В системах,рассмотренных выше, предполагалась ограниченность числа фазовых переменных.Однако более близкими к реальности являются распределенные системы сбесконечномерным фазовым пространством, типичным примером которых являютсяактивные среды. Исследования показывают, что в этих системах могут существоватьконечномерные аттракторы. Существование бесконечномерных аттракторов еще неизучено.
РеакцияБелоусова-Жаботинского
До пятидесятых годовнашего века считалось, что в реакциях неорганических компонентов периодическиеявления наблюдаться не могут, хотя первые сведения о наблюдении таких реакцийдатируются концом XIX века. Современный этап в исследовании колебательныххимических реакций начался со случайного открытия, сделанного в 1958 году Б. П.Белоусовым, который заметил, что если растворить лимонную и серную кислоты вводе вместе с броматом и солью церия, то окраска смеси изменяется периодическиот бесцветной до бледно-желтой. Систематическое исследование этой реакциипровел через несколько лет А. М. Жаботинский. Он же отметил возникновение входе этой реакции различных упорядоченных структур. Сразу после этого былосоздано множество вариантов реакции с более быстрыми и более медленнымиосцилляциями. Однако детальное изучение глубинных механизмов реакции былопроведено только в семидесятых годах авторами работы [19].
Интересно рассмотретьтипы регулярных структур, возникающих во время реакции. Наиболее простыми изних являются ведущие центры, спонтанно возникающие точки, из которых исходятконцентрические волны. Природа таких центров до конца не изучена, но так как входе экспериментов такие центры имели тенденцию к появлению в одном и том жеместе, можно сказать, что их вызывают посторонние примеси в растворе, вокрестностях которых элементы среды переходят в автоколебательный режим.
Нередко в среде можнообнаружить или вызвать возникновение спиральных волн. Все спиральные волныимеют одну частоту, центр спирали может перемещаться. Эксперименты на клеточныхавтоматах показали, что причиной появления спиральной волны может являтьсяразрыв сложного фронта волны возбуждения, их существование являетсяисключительно свойством самоорганизации среды и не связано с внешнимивоздействиями. Перемещение центра спиральной волны тоже является замечательнымсвойством, так как является резонансом волны с некоторым внешним периодическимвоздействием.
Описанные структурыспособны взаимодействовать. В исследованиях отмечены эффекты подавления одноговедущего центра другим, более высокочастотным. Неподвижные спиральные волныспособны к сосуществованию, с другой стороны, можно создать две перемещающиесяспиральные волны, которые при столкновении аннигилируют. Такие взаимодействияпозволяют говорить о построении на базе структур активных сред логическихэлементов (описанный пример представляет собой элемент исключающее или, сигнална выходе присутствует тогда и только тогда, когда есть сигнал только на одномиз входов).
На практике также быладоказана возможность хаотического поведения реакции Белоусова-Жаботинского,когда появление и поведение структур не подчинялось никакому гармоническомузакону, т.е. у системы появлялась физическая реализация странного аттрактора. Колебательные процессы в химических реакциях, вероятно, являются ключом кразгадке некоторых свойств живых существ: сложных биологических часов,транскрипции ДНК, процессов в мускулах.
Турбулентность
Классическое уравнениегидродинамики — уравнение Навье-Стокса — представляет поток жидкости как суммудвижущихся частиц. Однако такой подход применим, только если речь идет оламинарном потоке. По мере увеличения скорости потока в жидкости сначалапоявляются устойчивые вихри. Их число незначительно, а расположение и скоростьпостоянно (вырожденная турбулентность). При дальнейшем росте скорости числовихрей растет, они начинают перемещаться, образуя повторяющуюся картину(частично упорядоченная турбулентность). Наконец, стройная картина рушится,уступая место хаотической смеси вихрей.
Ведущая роль в анализеперехода течения жидкости с турбулентное состояние принадлежит О. Рейнольдсу.До него были установлены эмпирические закономерности для различных случаев, ноименно Рейнольдс обнаружил, что возникновение турбулентности связано спревышением скоростью потока некоторой критической величины. Ему удалосьвывести соотношение, связывающий радиус трубы, скорость течения и вязкостьжидкости, которое дает универсальный критерий перехода в турбулентную фазу.Однако теоретически обосновать его значение Рейнольдс не смог. Проявлениетурбулентности, как изменения макроскопической вязкости жидкости связанной сявлениями перемешивания, турбулентной диффузии было математически описаноПрандтлем и, позднее. Карманом. Они сформулировали понятие подобия пульсациискорости. Дальнейшее развитие теории турбулентности было сделано Колмогоровым,описавшим закон распределения энергии по пульсациям потока.
Численное решениепроизвольных задач с турбулентными потоками на базе уравнений Навье-Стокса иРейнольдса имеющимися в настоящее время вычислительными средствами непредставляется возможным. Помимо этого, есть вероятность, что упрощения,сделанные при выводе этих уравнений, а именно игнорирование слабыхвзаимодействий между группами атомов, может сделать такую методикунеприменимой, так как именно эти детали могут быть критическими при описаниисложных потоков.
Удачным походом вданном случае может быть статистическое описание движения. Для это строятсяфункции корреляции значений скорости различных рангов. Такие функции, будучивесьма обобщенной моделью системы, нечувствительны к начальным данным и даютудовлетворительное соответствие макроскопическому поведению системы. Основнойпроблемой статистической гидромеханики является построение конечной цепочкикорреляционных функций, обнаружения внутренних взаимозависимостей законовраспределения и изменения скоростей.
В статистическойгидромеханике на первом месте стоит изучение поведения структур, возникающих впограничном слое. Именно структура потока в этом слое определяет величинувязких сил, действующих на поверхность обтекаемого тела и поэтому основнымиприложениями теории стали практические задачи, возникающие при конструированиилетательных аппаратов и скоростных судов.
Диффузный рост
При изучении формрастущих в условиях неоднородностей кристаллов было замечено, что их структурафрактальна, т.е. повторяется на разных уровнях масштаба. Причины, по которымвозникает такая упорядоченность в деталях неизвестны.
Говоря о процессеосаждения частиц при электролизе, Л. Сандер [13] предположил, что появлениескейлинговой регулярности может быть связано с тем, что вероятность прилипаниячастицы к выпуклому участку поверхности выше, чем вероятность ее проникновенияво впадины. Таким образом, стимулируется развитие отростков. Однако процессявляется неустойчивым и на отростках в свою очередь появляются зародыши роста боковыхответвлений. Таким образом, взаимодействие стохастических процессов и процессовроста приводит к образованию огромного диапазона различных узоров.
В пользу такой теорииговорит поразительное соответствие между компьютерной моделью диффузного ростакристаллов и реальными природными образованиями.
Фрактальная структурасвойственна не только кристаллам. Похожую форму имеют пальцы, образующиеся привзаимодействии двух жидкостей различной вязкости, например, между водой инефтью. Совершенно иную природу, но похожий вид имеет электрический разряд вгазе. Сандер предполагает, что такой подход к описанию возникновенияфрактальных структур может быть применен для объяснения биологических объектов,коралловых рифов, ветвления сосудов кровеносной системы.
Глава 2. Информационныесистемы
Человеческий мозг — этогигантская сеть из десятков миллиардов нервных клеток, связанных между собойотростками (дендритами и аксонами). Благодаря работам нейрофизиологовдостаточно хорошо известен механизм действия отдельного нейрона. Отвлекаясь отбыстрых переходных процессов, можно сказать, что нервная клетка способнанаходиться в одном из трех дискретных состояний: покое, возбуждении иневозбудимости (рефрактерности). Переходы между состояниями управляются какпроцессами внутри самой клетки, так и электрическими сигналами, поступающими кней по отросткам от других нейронов. Переход от состояния покоя к возбуждениюпроисходит пороговым образом при почти одновременном поступлении достаточнобольшого числа импульсных сигналов возбуждения. Оказавшись в возбужденномсостоянии, нейрон находится в нем в течение определенного времени, а потомсамостоятельно переходит к состоянию рефрактерности. Это состояниехарактеризуется очень высоким порогом возбуждения: нейрон практически неспособен реагировать на приходящие к нему сигналы возбуждения. Через некотороевремя способность к возбуждению восстанавливается, и нейрон возвращается всостояние покоя.
Кроме устройстваотдельной нервной клетки относительно хорошо изучены глобальные аспектыдеятельности мозга — назначение его отдельных областей, связи между ними.Однако попытки описать работу мозга с позиций текущих принциповфункционирования вычислительных устройств с линейной организацией вычисленийприводят к фантастическим цифрам скорости передачи информации. Несколько ближеоказываются распределенные вычислительные сети, но они и построены надискретных принципах, в то время как мозг использует аналоговую обработку.
Непрекращающиесяпопытки построить подобные мозгу вычислительные системы привели к идееиспользования нечеткой логики. Большие надежды связаны с нанотехнологиями имолекулярными компьютерами, что требует нового взгляда на проблему обеспечениянадежности, так как вероятность прекращения функционирования отдельного элементадостаточно высока. Видимо и программирование такого компьютера будет отличатьсяот традиционного подхода, возможно более напоминая процесс тренировки/обучения.
Клеточные автоматы
В качестве модели такихустройств сейчас рассматриваются клеточные автоматы. Ими обычно называют сетииз элементов, меняющих свое состояние в дискретные моменты времени поопределенному закону, в зависимости от того, каким было состояние самогоэлемента и его ближайших соседей по сети в предыдущий дискретный моментвремени.
Самым известнымклеточным автоматом является игра Жизнь. Здесь сеть представляет собойдвумерную или трехмерную решетку элементов, каждый из которых может иметь двасостояния: жив или мертв. Смерть, жизнь или оживление клетки определяетсяколичеством живых соседей: в пустоте или при перенаселенности клетка гибнет, внекотором диапазоне числа соседей продолжает жить, такое же число можетвоспроизвести новую клетку. Более сложные автоматы могут иметь большееколичество состояний элементов, элементы могут быть подвержены случайнымвозмущениям и т. п. По своему поведению клеточные автоматы делятся на четырекласса. К первому классу относятся автоматы, приходящие через определенноевремя к устойчивому однородному состоянию. Автоматы второго класса черезнекоторое время после пуска генерируют стационарные или периодические вовремени структуры.
В автоматах третьегокласса по прошествии некоторого времени перестает наблюдаться корреляцияпроцесса с начальными условиями. Наконец, поведение автоматов четвертого классасильно определяется начальными условиями и с их помощью можно генерироватьвесьма различные шаблоны поведения. Такие автоматы являются кандидатами напрототип клеточной вычислительной машины. В частности, с помощью специфическихклеточных конфигураций игры Жизнь, которая как раз и является автоматомчетвертого типа, можно построить все дискретные элементы цифрового компьютера.
Клеточные автоматыиспользуются для моделирования гидродинамических течений, так как уравнениягидродинамики соответствуют математической модели, описывающей поведениерешетчатого газа, одного из клеточных автоматов, на макроуров-не. Структуры,возникающие в игре Жизнь, очень точно повторяют возмущение поведениеповерхности потока жидкости механическим препятствием. Примитивные одномерныеклеточные автоматы могут моделировать процесс горения различного характера.
Автоматы — колонии
Такие автоматыиспользуются для моделирования поведения во времени и пространстве популяцийживых организмов. Чтобы пояснить, о чем идет речь, опишем автомат Aquatorus,предложенный Аланом Дьюдни [2]. Здесь элементами автомата являются не простоучастки среды, а объекты различных типов, способные перемещаться в среде ивзаимодействовать между собой. В автомате Дьюдни таких типов два: акулы и рыбы.Некоторый временной параметр задает период, после которого у объектов каждоготипа возникает потомство, т.е. новый объект того же типа. Еще один параметрзадает время жизни объектов каждого типа, причем для акул он меньше, нопоследние могут продлить свое существование, поглотив объект типа рыба .
При достаточно большомразмере виртуальной среды, не представляет большой сложности подобратьвышеназванные параметры таким образом, чтобы система существовала достаточнодолго. При этом количество рыб и акул будет испытывать колебания, но не упадетдо нуля. Наблюдения за моделью показали, что возникновение упорядоченности вхарактере распределения объектов разных классов по среде, как правило,приводило к гибели одной из популяций.
Как отмечает Дьюдни,статистические данные по колебанию числа особей каждого вида намного лучшеописывают встречающиеся в природе изменения количества хищников и жертв, чемрешение уравнений аналитической модели.
Память и распознаваниеобразов
Существует массаприложений, требующих реализации эффективной системы распознавания образов.Один из возможных путей ее создания — построение динамической системы,аттракторами которой в ее конфигурационном пространстве были бы типичныекартины-образы. Начальные условия всегда окажутся в области притяжения одной изкартин, с течением времени система трансформирует начальные параметры, приведяих к наиболее близкой структуре-аттрактору. То есть произойдет автоматическоераспознавание образа.
Теоретическая модельподобной динамической системы была предложена Дж. Хопфилдом и названа спиновымстеклом. Спиновое стекло состоит из набора элементов, каждый из которыхобладает положительным или отрицательным спином. Задается некоторая матрицапопарных взаимодействий элементов, определяющая суммарную энергиювзаимодействующих спинов. Со временем состояние элементов меняется такимобразом, чтобы понизить полную энергию системы.
Оказывается, матрицавзаимодействий может быть записана таким образом, чтобы соответствоватьсостояниям с минимумом энергии для нескольких картин состояния элементов. Приэтом некоторое начальное состояние элементов со временем сэволюционирует вближайшее с минимумом энергии, или, что то же самое, в наиболее похожее,запрограммированное в матрице. Собственно в этом и состоит процесс распознаванияобразов. На спиновых матрицах можно построить и обучающиеся системы. В нихэлементы матрицы взаимодействия имеют состояние программирования, когда ихзначение меняется по определенному закону, учитывающему демонстрируемый образ,то есть текущее состояние спиновых элементов.
Недостаток такой схемысистемы распознавания образов состоит в невозможности анализа закономерностейво входных данных. Его лишены так называемые персептроны, принцип действиякоторых описан далее. Персептрон имеет сетчатку, т.е. набор клеток, принимающихвходной образ. Помимо сетчатки в персептроне присутствуют элементы (надозаметить, что их количество превышает число клеток сетчатки), анализирующиесостояние определенного подмножества клеток сетчатки. Выходной сигнал такогоэлемента передается на следующий логический уровень. Выходной сигнал являетсяположительной реакцией на появление во вверенной такому элементу части сетчаткиодного из заданных образов. В конце концов, сигналы поступают на центральныйанализатор, который умножает их на соответствующие весовые коэффициенты,складывает их и оценивает уровень результата на предмет превышения имнекоторого заданного порога.
Возможно, построитьприбор, обнаруживающий некоторые несложные зависимости в демонстрируемых образах,типа наличия линий определенной ориентации, геометрических фигур и т.п.Персептроны также могут иметь механизм обучения.
Необходимо заметить,что на описанных в этом параграфе принципах строятся практические (икоммерческие!) реализации электронных схем распознавания образов.
Решение оптимизационныхзадач
Часто в различныхсферах деятельности возникают задачи нахождения оптимального варианта изнеограниченного числа возможных. Точного решения, как правило, не требуется, нодискретный компьютер не способен эффективно дать даже приблизительнооптимальный результат. Рассмотрим в качестве элементарного примера задачу опрокладке трубопровода между двумя населенными пунктами, причем стоимостьпрокладки зависит от территории, по которой пройдет трасса, а целевой функциейявляется максимальная дешевизна работы.
Для ее решениясуществует оригинальная модель аналогового компьютера, представляющая собой двалиста некоторого материала, изображающие территорию строительства, соединенныхдвумя шпильками, в местах, соответствующим населенным пунктам. Расстояние междулистами неравномерно по всей поверхности и моделирует распределение стоимостипрокладки на данном участке местности. Прибор опускается в мыльный раствор иобразовавшаяся пленка, автоматически придя к состоянию с наименьшей энергией,ляжет на линии одного из наиболее оптимальных маршрута.
В серьезных задачахпользуются описанным в предыдущем параграфе спиновым полем. В частности, длязадач поиска разбиения графа на группы с минимальным числом связей между ними,для спиновой сетки задается матрица связей со значениями О или 1 длянесвязанных и связанных элементов соответственно. Суть решения сводится кпереходу в состояние с минимумом энергии. Отличие от системы распознаванияобразов состоит в подборе функции энергетических переходов элементов. Функциядолжна позволять элементу переходить вверх по поверхности потенциальнойэнергии, чтобы обеспечить возможность прохождения локального минимума. Проблемарешается введением вероятностного алгоритма переходов, т.е. переход с приростомэнергии возможен, но с вероятностью, обратно пропорциональной этому приросту.
Генетические алгоритмы
Представим себеклеточный автомат, для клеток которого дополнительным условием выживанияявляется выработка некоторой последовательности выходных данных (назовем ееусловно реакцией) в ответ на последовательность входных данных (являющейсясвойством среды, раздражение), предсказывающая следующее состояние среды. Чтобытакой автомат функционировал, добавляется также механизм случайного измененияправил выработки реакции (мутации) и передачи вновь возникающим клеткаминформации о правилах реагирования соседей (наследования). Помимо исследованияусловий развития моделей живых систем, такой подход позволяет решать инекоторые практические задачи, в частности поиск кратчайшего пути на графе.Структура графа кодируется некоторым образом в хромосомах клеток.Предполагается, что алгоритмы, приобретенные вследствие мутаций и наследования,будут соответствовать решениям задачи.
Заключение
Иллюзия того, чтопроцессы, происходящие в природе, можно моделировать и предсказывать чистодетерминистическими методами постепенно развеялась, когда стало ясно, чтовычислительные средства в обозримом будущем не смогут достичь необходимоймощности и что точность имеющихся моделей недостаточна для объяснениямакроскопических процессов. Наступил кризис парадигмы. Синергетика предлагаетвместо аналитических построений заняться поиском общих закономерностей вразнообразных явлениях. Об успехе такого подхода свидетельствует то, чтодисциплина, возникшая как отрасль физики, теперь находит свои приложения вбиологии, социологии, психологии, изучении развития науки и философии вообще.Говорят о применении синергетики в теории искусства. Итак, уже можно сказать о появлениижизнеспособной новой парадигмы. Ей еще нет полувека, но результатыисследований, основанных на ней уже приносят практическую пользу.
Отдельно необходимоотметить приложения различных отраслей синергетики в компьютерной технике иинформатике. Их можно видеть на каждом шагу: устройства управлениятемпературными режимами, автофокусировка оптических устройств, системыавтоматического распознавания текста. Изучение структур и свойств фракталовнеожиданно привело к появлению нового направления в изобразительном искусстве,сложность и естественность этих структур оказались необыкновенно эстетическипривлекательны.
Литература
1. В. Васильев, Ю, Романовский, В. Яхно,Автоволновые процессы, М. Наука, 1987
2. А. Дьюдни, Акулы и рыбы вкомпьютерной модели // В мире науки 2 1985
3. А. Дьюдни, Исследование генетическихалгоритмов // В мире науки 1 1986
4. А. Дьюдни, Недостатки электронногоглаза // В мире науки 11 1984 г.
5. А. Дьюдни, Об аналоговых компьютерах// В мире науки 8 1984 г.
6. А. Дьюдни, Построение одномерныхкомпьютеров // В мире науки 7 1985
7. А. Дьюдни, Странная привлекательностьхаоса// В мире науки 9 1987 г.
8. А. Дьюдни, Трехмерные версии игрыЖизнь // В мире науки 4 1987 г.
9. В. Коротков, Развитие концепцииноосферы на основе парадигмы синергетики,
10. Дж. Кратчфилд, Дж. Фармер, Н.Паккард, Р. Шоу Хаос // В мире науки, 2 1997 г.
11. А. Лоскутов, А. Михайлов, Введение всинергетику, М, Наука, 1990
12. Новое в синергетике: загадки миранеравновесных структур, М. Наука, 1996
13. Л. Сандер, Фрактальный рост // Вмире науки 3 1987 г.
14. Дж. Силк, А. Салаи, Крупномасштабнаяструктура вселенной // В мире науки 12 1983 г.
15. Дж. Уолкер, Восстанавливающиеся фазы// В мире науки 7 1987 г.
16. Г. Хакен, Синергетика, М. Мир,1980
17. Б. Хейес, Клеточный автомат // Вмире науки 5 1984 г.
18. У. Хиллис, Коммутационная машина// Вмире науки 8 1987 г.
19. И. Эпстэйн, К. Кастин, П. Кеппер, М.Орбан, Колебательные химические реакции // В мире науки 5 1983 г.
Синергетическаямодель динамики политического сознания
О.В.Митина,В.Ф.Петренко.
Политические, духовные,экологические кризисы — атрибут не только нашего общества на поворотноммоменте истории. Кризисы переживают и стабильные, сложившиеся страны Запада. Вданной связи интересы многих исследователей обращаются к синергетике. Это новоемеждисциплинарное направление возникло в начале 70-х годов [16, с. 229-242].Одна из его главных задач — познание общих принципов, лежащих в основепроцессов самоорганизации, реализующихся в системах самой разной природы:физических, биологических, технических и социальных.
Синергетический стильнаучного мышления включает в себя, с одной стороны, вероятностное видение мира,получившее бурное развитие в XIX веке. С другой стороны, синергетику можнорассматривать как современный этап развития кибернетики и системныхисследований. Концепции и идеи теории самоорганизации нашли свое выражение втаких взаимосвязанных областях как теория диссипативных структур [12], теориядетерминированного хаоса [17; 24, с 130-141], теория катастроф [27]. При этомсинергетика, не будучи жестко ориентированной совокупностью методологическихпринципов и понятий, скорее играет роль системной рефлексии и исходит не изоднозначного общепринятого определения понятия «система», а изприсущего ей набора свойств. Среди них — нелинейность, целостность, устойчивостьструктуры, процессы ее становления и самоорганизации, системный «эффектсложения», приводящий к тому, что входящие в систему элементы определяютсяв зависимости от целого, от координации с другими ее элементами и ведут себясовершенно иначе, нежели в случае их независимости. В естествознании поддинамической системой понимается любой объект или процесс, для котороговозможно определить понятие состояния как некоторого мгновенного описания этойсистемы, известного в любой момент времени. Состояние системы даетпредставление о системе в целом в конкретный момент времени. Смена состоянийвыражает изменение системы во времени и определяется как внешними воздействиями,так и самой системой.
Различают линейные инелинейные динамические системы. Под системы линейной системы слабо взаимодействуют между собой и практически независимо входят в систему.Изменения ответа линейной системы на внешнее воздействие почти пропорциональноэтому воздействию. Линейные системы обладают свойством аддитивности, прикотором целая система сводима к сумме составляющих ее частей.
Однако в большинствесистемных исследований условия линейности не выполняются, и появляется необходимость изучать общие принципы возникновения и развития сложныхдинамических систем, описываемых более сложными, нелинейными моделями. Система нелинейна, если в разное время, при разных внешних воздействиях ее поведениеопределяется различными законами.
Нелинейная системаимеет устойчивые и неустойчивые стационарные состояния. Причем одно и то жестационарное состояние такой системы при одних условиях может быть устойчивым,а при других неустойчивым. Устойчивые стационарные состоянии более присущисамой системе, а неустойчивые характеризуют моменты собственно изменений в ней.Изменяющиеся нелинейные системы отличают множественность стационарныхсостояний, единство их устойчивости и неустойчивости. Это создает феноменсложного и разнообразного поведения, не укладывающегося в единственнуютеоретическую схему и, может быть, непредсказуемого в определенные периодывремени.
Понятие«нелинейность» начинает использоваться все шире, приобретаямировоззренческий смысл. Идея нелинейности включает в себя многовариантность,альтернативность выбора путей эволюции и ее необратимость. Нелинейные системыиспытывают влияние случайных, малых воздействий, порождаемых неравновесностью,нестабильностью, выражающихся в накоплениях флуктуаций, бифуркациях (ветвленияхпутей эволюции), фазовых и самопроизвольных переходах. В таких системахвозникают и поддерживаются локализованные процессы (структуры), в которых имеютместо интеграция, архитектурное объединение структур по некоторым законампостроения эволюционного целого, а также вероятностный (хаотический) распадэтих структур на этапе нарастания их сложности [6, с. 148-161]. Нелинейныепроцессы невозможно надежно прогнозировать, ибо развитие совершается черезслучайность выбора пути в момент бифуркации, а сама случайность не повторяетсявновь.
Именно в таких системахчаще всего возникают синергетические явления [12, 8]. При исследованиях сложныхнелинейных систем можно выделить два различных подхода в зависимости от того,на что в первую очередь направлено внимание исследователя: на возможныесценарии прохождения точки бифуркации без детализации хаотического поведения вэтот момент или непосредственно на поведение системы в хаосе (позиции«метанаблюдателя» и «наблюдателя» [2, с. 229-242]). Первыйподход строится на модели структурно устойчивой системы, с единственнойкризисной точкой — точкой бифуркации практически всегда находящейся в состояниигомеостаза. Это взгляд наблюдателя извне. В арсенале синергетических методовтакая ситуация описывается с помощью теории катастроф. Математический методописания эволюции различных природных процессов был создан Р.Томом*.
В другом случае — этовзгляд на процесс самоорганизации изнутри, когда наблюдатель включен в системуи его наблюдение за нестабильной системой, диалог с ней вносят неконтролируемыевозмущения. Соответствующий аппарат развивается на базе теории динамическогоили детерминированного хаоса [13; 2]. Совокупность большого числа нелинейныхосцилляторов, образующих систему, способна порождать особые структуры — аттракторы, выступающие для исследователя как «цели эволюции». Онимогут быть как правильными, просто описываемыми структурами, так и хаотичнымисостояниями. В первом случае аттракторы характеризуются либо одним конечнымсостоянием, либо циклически повторяющимся процессом, задаваемым простойматематической формулой. В системах же детерминированного хаоса аттракторыприобретают более сложную структуру и становятся «страннымиаттракторами». Это уже не точка и не предельный цикл, а сложно описываемаяобласть, по которой происходят случайные блуждания.
Математическиаттракторы определяются как предельные значения решений дифференциальных уравнений. Соответствующий аппарат был разработан А.Пуанкаре. Аттракторы характеризуются изображениями в фазовом пространстве (пространстве состояний системы, не зависящих от времени) — «фазовыми портретами». Геометрически этомножество точек, к которому приближается траектория после затухания переходныхпроцессов, то есть область притяжения соседних точек (to attract (англ.). — притягивать).
В теории диссипативныхсистем аттракторам и странным аттракторам, являющимся базисными фактами теориисамоорганизации, уделяется особое внимание. С одной стороны, наличие странныхаттракторов, приводящих к динамическому хаосу, становится причиной катастрофразличных порядков, где возможна внезапная смена движений, переход изхаотического состояния в упорядоченное и обратно при изменении параметровсистемы. С другой стороны, некоторые особенности поведения хаотических системудается предсказать (с конечной точностью и в ограниченных по временипределах). Язык аттракторов позволяет осмыслить явления предсказуемости ипринципиальной непредсказуемости, дает понимание вероятностного, хаотическогоповедения систем, обусловленного не ограниченностью наших исследовательскихвозможностей, а самой природой нелинейных систем.
Теория самоорганизациисложных динамических систем базируется на новых и глубоких теоремах, связанныхс геометрией многомерных объектов. Эти теоремы позволяют классифицироватьвсевозможные случаи катастроф и странных аттракторов с помощью определенногочисла типовых форм. В случаях, когда идеи синергетики используются для изученияконкретных физических, социальных и других процессов, под аттракторамипонимаются реальные структуры в пространстве и времени, на которые выходятпроцессы самоорганизации.
Исследователи процессовполитической жизни общества отмечают наличие в нем постоянно сталкивающихсянеобходимых и случайных явлений. Постоянно возникают нестабильные,неустойчивые процессы, приводящие к тому, что задуманное и спланированноеразвивается совершенно иначе, подчиняясь каким-то своим самоорганизационнымначалам. («Хотели как лучше, а получилось как всегда»). Борьбаполитических партий, национальные движения будто бы специально демонстрируютторжество синергетического мира, в котором случайность есть не нечто побочное,второстепенное, а наоборот, устойчивое, характерное свойство, условиесуществования и развития общественной системы [4, с 55-69].
Процессысамоорганизации общественного сознания подчиняются общим закономерностям становления:когерентности, связности событий возникновения тех или иных общественныхстереотипов и т.п. Следовательно, можно ожидать, что теории аттракторов икатастроф правомерно использовать для описания функционирования общественногосознания. Так, показательным здесь является процесс формирования коллективныхпредпочтений во мнениях избирателей на выборах. На первоначальном этапеизбирательной кампании существенными могут оказаться «малыефлуктуации», незначительный разброс во мнениях и установках избирателей.Далее происходит конкуренция «коллективных мод», то есть политическихстереотипов, паттернов политических ценностей. В результате этого выживают лишьнекоторые фигуры сознания («формулы выбора»).
Рассмотрим в качествепримера использования синергетических моделей для изучения социальных процессовнаше исследование динамики политического менталитета Российского общества с1991 года по 1993 год [11]. В качестве единиц анализа рассматривалисьполитические установки людей. Носителями этих установок выступают политическиепартии, объединяющие наиболее политически активных людей, которые преследуютсходные политические цели, исповедуют единую (или близкую) идеологию. Партиивыступают коллективными субъектами-носителями неких идеологий, политическихценностей. Они представляют сложную систему, изменяющуюся в ходе историческойэволюции, и отражены в партийных документах, позволяющих анализироватьполитические установки общества…Партии, как магнит «притягивая» ксебе сторонников — индивидов, имеющих близкие ценностно-политические позиции(участвующих в работе партии или просто голосующих за нее на выборах), играютроль своеобразных аттрактора.
В процессе развития иизменения общества партию можно рассматривать как стабильный объект, сохраняющий свои основные характеристики, главным образом свои партийныепозиции по совокупности наиболее значимых вопросов. В ходе перемен,происходящих в стране и мире, партии хоть и претерпевают несомненную эволюцию,но сохраняют некоторый ценностный инвариант — «лицо» партии,определяемый также и ее постоянным составом. При отсутствии определеннойсамоидентичности говорить о партии как носителе каких-либообщественно-политических ценностей, фиксированных в документах, вообщенеправомерно.
Операциональной модельюполитического сознания общества могут выступать семантические пространства,построенные по результатам «шкалирования» политических партий,выражающих политические установки общества.
Психосемантическиеметоды позволяют моделировать пространство базисных категорий сознания (в нашемслучае общественного) [10]. Используемый при этом факторный анализ позволяетуменьшать исходный базис признаков описания, сводя их к неким обобщеннымкатегориям-факторам, которые выступают координатными осями семантическогопространства. Анализируемые объекты (политические партии) задаются каккоординатные точки внутри полученного пространства. При этом величина проекцииобъектов на семантические оси показывает степень согласия политической партии сосмыслом, заданным этим фактором.
Динамическоепространство получается после введения дополнительной координатной оси — оси времени. И.Пригожин говорил об идее оператора времени как одного из условийвозникновения новых структур в процессе эволюции [12]. Изменение состоянийсистемы во времени, то есть последовательную смену ее состояний, можнопредставить линией в фазовом пространстве (пространстве возможных состоянийсистемы) или задать оператор, переводящий одну фазовую точку в другую. Фазовыетраектории (линии в фазовом пространстве) позволяют увидеть всю совокупностьдвижений, могущих возникнуть при всевозможных начальных условиях. В случае,когда аналитические решения уравнений, задающих динамическую систему, не могутбыть найдены, остается возможность строить качественные заключения о характередвижения системы.
Для описанияпроисходящих качественных изменений оказывается удобным язык, используемый в математическойтеории динамических систем, работающей с такими объектами, как фазовоепространство, траектории движения и ансамбли траекторий, бифуркации(ветвления), флуктуации, состояния устойчивости и неустойчивости, линейные инелинейные процессы, критические области поведения системы [8]. Разрабатываемыев рамках синергетики понятийные и математические средства открывают дляметодологии новый формальный аппарат, позволяющий описывать динамикуполитического сознания как частного случая комплексной динамической системы[15, c. 9]. На современном этапе развития нелинейной динамики для описания эволюциисистем, как в естественных, так и в гуманитарных науках применяютсяматематические модели, использующие дифференциальные, разностные, символическиеуравнения [8]. Дифференциальные уравнения используются, когда речь идет осистемах, связанных с непрерывным изменением всех параметров (в том числе ивремени) [7, c. 235, 236; 24]. Символьные уравнения, наоборот, отражаютситуацию, когда дискретно изменяются не только параметры времени, вся остальнаяинформация так же оказывается, ограничена конечным набором значений, например«да» или «нет», «нуль» или «единица»[22, c. 433-465; 28]. Разностные уравнения, занимая промежуточное положение,позволяют получать количественную и качественную информацию, анализируя континуальнуюэволюцию параметров системы на дискретно выбранных моментах времени.Разностное уравнение позволяет описать динамику того или иного процесса какфункциональную зависимость друг от друга состояний системы в каждый дискретныймомент времени. Модели, построенные с использованием разностных уравнений,«работают» в биологии, экологии, экономике [18, c. 5-75; 21; 23, c.25-52; 25, c. 645-647]. Особое внимание обратим на пока еще редкие факты ихиспользования в психологии [26, c. 219-232].
Основная идеяметодологии разностных уравнений касается использования итерационных соотношений.Если известен закон эволюции в промежутке между двумя моментами времени, томожно связать положения траектории в моменты времени Tn и Tn+1 с помощьюфункциональной зависимости. Состояние системы, достигнутое в результатепредыдущего этапа ее формирования, обеспечивает получение результата наследующем этапе. Так, встает задача интерполяционного построения в фазовомпространстве факторной траектории, проходящей через фиксированные точки.
Математическая модельдинамической системы X, задаваемая с помощью разностного уравнения, основывается на понятии состояния системы Xn, под которым понимается описаниеэтой системы в момент времени Tn, и на понятии оператора F, определяющегоизменение системы Х во времени… Совокупность всех возможных состояний системыX образует фазовое пространство состояний Ф(X).Это пространство вместе соператором F образуют математическую модель динамической системы, задаваемуюразностным уравнением.
В основе предполагаемогоподхода лежит идея о замене величины средней по времени величиной, средней поансамблю (так называемая гипотеза об эргодичности диссипативных систем. Однимиз критериев истинности этой гипотезы является неаддитивность фазовогопространства изучаемой системы).
Синергетический подход,выделяющий общие закономерности функционирования как естественнонаучных, так исоциальных систем, обосновывает принятие эргодической гипотезы в нашем случае. Этопозволяет избежать трудностей, возникающих при «разворачивании вовремени» того или иного процесса, и заменить его «разверткой впространстве». То есть по набору данных о большом числе объектов системы,полученных в какой-то момент времени, можно прогнозировать поведение системы надругих временных этапах ее развития. В гуманитарной области, особенно дляизучения динамики политического сознания, проведение множества измерений прилонгитюдном исследовании часто оказывается затруднительным. Замена большогоколичества временных срезов большим количеством объектов анализа (динамикукоторых фиксируют эти срезы) позволяет выйти из тупика.
Описываемое намиисследование трансформации категориальных структур сознания российского общества на период между 1991 и 1993 годами проводилось в два этапа — непосредственно перед августовскими 1991 года и октябрьскими событиями 1993года. Таким образом, время проведения исследования соответствовало моментунаибольшего политического противостояния, вылившегося в вооруженное.
Члены 20 различныхпартий (общим количеством в 1358 человек) приняли участие в обоих опросах. Характер и процедура исследования нами подробно описаны [11].
Динамика политическогосознания характеризуется как изменением контекста политической жизни (кругазначимых проблем), так и изменением политических позиций самих партий. Такимобразом, встает проблема установления генетической взаимосвязи семантическихпространств (двух срезов общественного сознания) в ситуации одновременногоизменения как шкал (пунктов опросника), так и самих объектов шкалирования(позиций политических партий).
В математике приизучении поведения величин, зависящих одновременно от нескольких параметров, вподобных случаях сначала варьируется какой-то один параметр при фиксации всехостальных, потом другой и т.д. Мы следовали этой же схеме эксперимента. Принявсначала в качестве гипотезы соображение о сохранении партиями самоидентичностис 1991 по 1993 год, мы рассматривали их в указанный период как инвариантныеобъекты. Исходя из этого, на основе сходства оценок, данных членами этих партийпо пунктам опросников 1991 и 1993 годов, проводилось объединение этих пунктов вединые интегральные факторы.
В результатефакторизации и вращения было выделено 6 базисных факторов, за которыми стоят конструкты динамического семантического пространства [11].
После построениядинамического семантического пространства, охватывающего оба временных среза,на основе сводной матрицы и выделения смысловых инвариантов, лежащих в основефакторов как единого семантико-временного целого, возможно решение другойзадачи — анализа изменения во времени политических позиций партий. То есть этопроблема изучения характера изменения состояний политической системы,задаваемой этими партиями.
Все партии по каждомуиз 6 выделенных факторов характеризуются двумя точками, соответствующими позициямэтой партии по кругу проблем, очерчиваемому тем или иным фактором на 1991 и1993 годы. Таким образом, мы имеем показания по репрезентирующему эмпирическомуансамблю из 20 точек в двух различных временных срезах.
Пусть Y=F(X) — регрессионная кривая, построенная на основе статистического анализаэмпирических значений, задающих позицию каждой партии, и являющаяся наилучшимтеоретическим, с точки зрения статистических критериев, приближениемэкспериментальных данных. Построив эту кривую как «пространственнуюразвертку», мы можем (достаточно условно в силу малого числа партий итолько двух имеющихся в нашем распоряжении временных срезов) считать, что онапредставляет собой «временную развертку», описывает законтрансформации позиций во времени — фазовую траекторию фактора. Устойчивые точкина теоретической кривой (аттракторы) — это центры притяжения различныхполитических позиций. При наличии одной (единственной) точки устойчивогоравновесия можно говорить о выделении области консенсуса, сглаживания противоречий.Можно сказать, что если бы существовала партия, позиции которой совпадали бы сэтой устойчивой стационарной точкой, то эта партия могла бы стать центромконсолидации общественных сил по данному вопросу.
Исходя из положения онелинейности исследуемой системы, в качестве приближающих регрессионных кривыхмы использовали нелинейные функции: полиномы от второго порядка и выше. Выборрегрессионной функции, возможно, самый сложный методический вопрос и дол женрешаться на основе внешних дополнительных соображений о закономерностях исвойствах исследуемой зависимости. Мы в нашей работе в большинстве случаевограничивались квадратичной функцией (статистически значимой по критериюФишера), руководствуясь тем, что большинство отображений вида Xn+1=F(Xn), описывающихзаконы социальных систем, ведут себя примерно одинаково по логистическому(квадратичному) закону [8].
Первый конструктсемантического пространства динамики общественного сознания задан переходом отоппозиции демократические свободы (тоталитаризм 1991 года к оппозициилиберализм (национализм 1993 года. Борьба против тоталитаризма и подавлениядемократических свобод в 1993 году в основном сменилась более индивидуальноориентированными либеральными ценностями. Место же тоталитарных ограничений,осуществляющих жесткий прессинг прав личности, занял воинствующий национализм.
Второй конструктпространства динамики общественного сознания обусловлен переходом от противопоставления политической и экономической децентрации в оппозиции кунитарной социалистической государственности к новому конструкту, гдеэкономическая децентрация и предпринимательская независимость (рыночнаяэкономика) противопоставлены плановой экономике и рудиментам социалистическойгосударственности. Требования децентрации политической власти и как следствиебольшей экономической свободы регионов в 1991 году сменились к 1993 годутребованиями рыночной экономики. Децентрация сменила акцент с политики наэкономику.
Третий конструктсемантико-временного пространства обусловлен переходом от оппозиции «коммунистическаяидеология (плюрализм в идеологии» к конструкту «усиление роли религии(отрицание доминирующей роли религии в государстве и обществе ». Анализдинамики партийных позиций по этому фактору позволил выделить одну точку равновесия(консенсуса) общества, находящуюся на нейтральной позиции между религией иатеизмом со слабым смещением в зону атеизма. Следует отметить, что стоящие увласти демократические, реформистские силы не выработали (или не способны быливыработать) собственной идеологической доктрины, и место ведущей идеологииобщества (и отчасти государства) начинает занимать религия. Однако значимостьидеологического конструкта в 1993 году упала более чем в два раза по сравнениюс 1991 годом. Сознание россиян (по крайней мере, для исследуемой нами партийнойвыборки) становится менее идеологизированным.
Подводя итогпроведенного исследования, отметим: чтобы с уверенностью говорить одостоверности интерполяции динамического процесса, необходимы результаты неменее трех, а лучше пяти, различных временных срезов. Однако проанализированныенами работы, связанные с изучением динамических процессов, свидетельствуют отом, что многие исследователи также ограничиваются двумя измерениями [3; 9].Причем очень трудно сказать, в какие временные моменты эти срезы должны бытьвыполнены. Историческое и календарное время не связаны напрямую. Эта проблематесно смыкается с вопросом о выборе единицы измерения длительности изучаемогопроцесса и состоит не только в соотнесении этой единицы со спецификой ритмов,присущих процессу, но и в том, что меняются сами ритмы. Динамика политическогосознания в годы застоя значительно отличается от течения времени вреволюционные периоды, когда оно находится в неравновесном состоянии. Крометого, в разные периоды имеет место неравномерность развития по различнымфакторам, какие-то из них становятся более актуальными, а значит, и болеединамичными, другие, наоборот, утрачивают свою былую актуальность.
Итак, мы имеемрезультаты только двух срезов. Однако время их проведения оба раза волею судебпопало в очень важные реберные точки развития общественно-политическогосознания. Это точки предкризисного состояния, их можно сравнить с«затишьем перед бур ей» [2, c. 229-242]. Это те самые«события», которые С.Л.Рубинштейн характеризовал как «узловыемоменты, поворотные этапы», определяющие дальнейший ход процесса развития[14]. Предлагаемая модель предполагает дальнейшее развитие. Так, возникаетпроблема того, каким образом могут быть проградуированы координатные оси, чтобыоценивать местоположение областей равновесия. Развивая модель разностныхуравнений, мы полагаем, что такое первичное рассмотрение будет способствоватьдальнейшей разработке столь необходимой для исследования сознанияпроцессуальной динамической парадигмы. В заключение можно отметить, чтоформализации в общественных науках, будь то психосемантический подход илисинергетика, являются эвристическим средством, расширяющимоперационально-аналитические возможности ученого-исследователя. Математическийаппарат позволяет выделять структурные закономерности процесса, но отнюдь неявляется панацеей от решения проблем возникающих при интерпретации. Последняяосуществляется исследователем, специалистом в своей предметной области, гдевыделенные математические структуры выступают лишь реперными точками эмпатии,встраивания сознания ученого в исторический процесс. То есть применительно кформализации в гуманитарных науках сохраняется их глобальная парадигма как науко субъект-субъектных отношениях, как наук о понимании [5].
Литература
1. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.,1990.
2. Аршинов В.И., Буданов В.Г.Синергетика: эволюционный аспект. «Самоорганизация и наука: опытфилософского осмысления.» М., 1994.
3. Будинайте Г.Л., Корнилова Т.В.Личностные ценности и личностные предпочтения субъекта. «Вопросыпсихологии». 1993. N5.
4. Венгеров А. Синергетика и политика.«Общественные науки и современность» 1993. N4. C. 55-69.
5. Гадамер Х.Г. Истина и метод: Основыфилософской герменевтики / Пер. с нем. М., 1988.
6. Калинин Э.Ю. Методологический анализстатуса нелинейности в естествознании. «Самоорганизация наука: опытфилософского осмысления.» М., 1994.
7. Курдюмов С.Н. Собственные функциигорения нелинейной среды и конструктивные законы построения ее организации.«Современные проблемы матем. физики и вычисл. математики.» М., 1982.
8. Мун Ф. Хаотические колебания /Пер. сангл. М.,1990.
9. Пейсхаков Н.М. Закономерностидинамики психических явлений. Автореферат доктор. дисс. М., 1988.
10. Петренко В.Ф. Введение вэкспериментальную психосемантику: исследование форм репрезентации в обыденномсознании. М., 1983; Он же. Психосемантика сознания. М., 1988.
11. Петренко В.Ф. Митина О.В.Семантическое пространство политических партий «Психологическийжурнал», 1991, N6; Они же. Психосемантическое исследование политическогоменталитета (Россия 1991, 1993 гг.). «Общественные науки исовременность», 1994, N 6; Они же. Методологические аспекты изучениядинамики общественных систем. «Тез. XI Междунар. конф. по логике,методологии и философии науки и технике.» М., 1995.
12. Пригожин И. От существующего квозникающему. Время и сложность в физических науках (пер. с англ.). М., 1985.
13. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок изхаоса. Новый диалог человека с природой. М., 1986.
14. Рубинштейн С.Л. Основы общейпсихологии. М., 1946.
15. Степин В.С. Динамика научного знаниякак процесс самоорганизации. «Самоорганизация и наука: опыт философскогоосмысления.» М., 1994.
16. Степин В.С., Аршинов В.И.Самоорганизация и наука: опыт философского осмысления. М., 1994.
17. Хакен Г. Синергетика /пер. с англ.М.,1985.
18. Шапиро А.П. Математические моделиконкуренции. «Управление и информация.» Владивосток, 1975, Т.10.
19. Шустер Г. Детерминированный хаос/пер. с англ. М., 1988.
20. Catastrophe Theory. SelectedPapers 1972-1977. (Ed. Zeeman E.C). Addison-Wesley, 1977
21. Crutchfield J.P., Packard N.H.Symbolic Dynam ics of One-Dimensional Maps: Entrcopies, Finite Precursor, andNoise // Int.J.Theor. Phys. 1982. V. 21 (6/7).
22. Collet P., Eckman J.P. Iteratedmaps of the in terval as dynamical system. Boston: Birkhauser. 1980.
23. Feigenbaum M. Quantitativeuniversality for class of nonlinear transformations // J.Stat. Phys. 1978, V.19, N 1.
24. Lorenz E.N. Determenisticnonpereodic flow // J. Atmosph. Sciences. 1963, V.20.
25. May R.M. Biological populationswith nonover lapping generetions: Stable points, stable cycles and chaos //Science. 1974, 186, 645-647.
26. Richards D. Is strategicDecision Making Chaot ic? // Behavioral Science. Vol. 35. 1990.
27. Thom R. structural stabilityand morphogenesis. N.Y., 1972.
28. Wolfram S. Theory andApplications of Cellubar Automata // World Scientific Publ ., 1986.
Синергетикаи кибернетика
Задачу выяснить с общихпозиций закономерности процессов самоорганизации и образования структур ставитперед собой не только Х-наука. Важную роль в понимании многих существенныхособенностей этих процессов сыграл, например, кибернетический подход,противопоставляемый иногда как абстрагирующийся «от конкретныхматериальных форм» и поэтому противопоставляемый синергетическому подходу,учитывающего физические основы спонтанного формирования структур.
В этой связинебезынтересно отметить, что создатели кибернетики и современной теорииавтоматов могут по праву считаться творцами или предтечами Х-науки. Так, Винери Розенблют рассмотрели задачу о радиально-несимметричном распределенииконцентрации в сфере [21]. А. Тьюринг в известной работе [22] предложил одну изосновных базовых моделей структурообразования и морфогенеза, породившуюогромную литературу: систему двух уравнений диффузии, дополненных членами,которые описывают реакции между «морфогенами». Тьюринг показал, что втакой реакционно-диффузионной системе может существовать неоднородное(периодическое в пространстве и стационарное во времени) распределениеконцентраций.
В русле тех же идей — изучения реакционно-диффузионных систем — мыслил найти решение проблемысамоорганизации и Дж. фон Нейман. По свидетельству А. Беркса, восстановившегопо сохранившимся в архиве фон Неймана отрывочным записям структурусамовоспроизводящегося автомата, фон Нейман «предполагал построитьнепрерывную модель самовоспроизведения, основанную на нелинейныхдифференциальных уравнениях в частных производных, описывающих диффузионныепроцессы в жидкости. В этой связи интересно отметить, что фон Нейман получил нетолько математическое образование, но и подготовку инженера-химика.
Литература
1. Мандельштам Л. И. Лекции поколебаниям. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 503 с.
2. ХакенГ.Синергетика.М.:Мир,1980. Wi с.
3. Synergetics. АWorkshop / Ed. by И.Hakell. 3rd ел. В.etc,, 1977. 277 Р.
4. Synergetics far fromequilibrium/Ed. by A. Pacault, С.Vidal. В.etc,, 1978.
5. structural stability in physics/Ed. by W. Guttinger, H.Eikenmeier. В.ete.,1978. 311 p.
6. Pattern formation by dynamicsystems and pattern recognition / Ed. bv H. Haken B.etc. 1979. 305p.
7. Dynamic of synergetic systems/Ed. by H. Haken. В.etc., 1980. 271 p.
8. Choaos and order in nature /Ed.by H.Haken. B. etc. 1980. 271 p.
9. Словарь no кибернетике. Киев: Гл.ред. Укр. сов. энцикл., 1979. 621 с.
10. Улам С. Нерешенные математическиезадачи. М.: Наука,1964. 161с.
11И.Nonlinear partial differential equations. N. Y.: Acad. press, 1967, p. 223.
12. Николае Г., Пригожин И.Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512 с.
13. Гленсдорф П., Пригожин И.Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973.280 с.
14. Гапонов-Грехов А. В., Рабинович М.И. Л. И. Мандельштам и современная теория не-линейных колебаний и волн.- УФН,1979, 128, № 4, с. 579-624.
15. Васильев В.А., Романовской Ю. М.,Яхт В. Г. Автоволновые процессы в распределен-ных кинетических системах.- УФН,1979, 128, № 4, с. 625-666.
16. Академик Л. И. Мандельштам: К100-летию со дня рождения.- М.: Наука, 1979, с. 107.
17. Бурбаки Н. Архитектура математики.-В кн.: Математическое просвещение. М.: Физ-матгиз, 1959, вып. 5, с. 106-107.
18. Жаботинский А. М. Концентрационныеавтоколебания. М.: Наука, 1974. 178 с.
19. Баренблатт Г. И. Подобие,автомодельность и промездуточная асимптотика.
Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 207 с.
20. Эбелинг В. Образование структур принеобратимых процессах. М.: Мир, 1979, с. 13-14.
21. Романовский Ю. М., Степанова Н. В.,Чернавский Ц. С. Математическое моделирование в биологии. М.:Наука,1975. 343 с.
22. Turing А.М.The chemical basis of morphogenesis- Phil. Trans. Roy. Soc. London В,1952, 237, p. 37-72.
23. Нейман Дж. фон. Теориясамовоспроизводящихся автоматов. М.: Мир, 1971. 382с.
24. Рабинович М. И. Стохастическиеавтоколебания и турбулентность.- УФК, 1978, 125, №1, с.123-168.
25. Mandelbrot В.В.Fractals. San Francisco: W. Н.Freeman and Co., 1977. 365 p.
26. Хоффман У. Система аксиомматематической биологии.- В кн.: Кибернетический сборник. М.: Мир, 1975, вып.12, с. 184-207.
27. Математические проблемы в биологии:Сб. статей. М.: Мир, 1962, с. 258.
28. Гарднер М. Математические досуги.М.: Мир, 1972, с. 458.
29. Эйген М., Винклер Р. Игра жизнь. М.:Наука, 1979, с. 53.
30. Аладъев В. 3. Кибернетическоемоделирование биологии развития.- В кн.: Параллельная обработка информации ипараллельные алгоритмы. Таллин: Валгус, 1981, с. 211-280.
31. Вольперт А. .0., Худяев С. И. Анализв классе разрывных функций и уравнения математической физики. М.: Наука, 1975.394 с.
32. Андронов А. А., Витт А. А., ХайкинС. Э. Теория колебаний: Предисловие к первому изданию. М.: Физматгиз, 1959, с.11-12.
Синергетикаи методология системных исследований
Д.Л.ДРУЖИНИН,В.Г.ВАНЯРХО
В последнеедесятилетие возникла новая область исследований — синергетика [37]. В рамкахсинергетики изучаются явления образования упорядоченных пространственно--временныхструктур, или пространственно--временной самоорганизации, протекающие всистемах различной природы: физических, химических, биологических, экологических,социальных [12; 17; 25]. В настоящей статье предполагается рассмотретьнекоторые понятия, идеи, проблемы синергетики в контексте методологии системныхисследований. Целесообразность такого рассмотрения, начало которому ужеположено [14; 27; 11], определяется тем обстоятельством, что, с системной точкизрения, синергетика изучает структуры определенного типа в целостных по своейприроде системах некоторого класса. И именно методология системных исследованийсодержит инструментарий, необходимый для рефлексивного осмысления исходныхпосылок синергетики, представлений о ее предмете, целях и продукте, а также,возможно, и для выработки адекватного этим представлениям формального аппарата.Говоря о методологии, мы имеем в виду, прежде всего такие классическиесистемные проблемы, как взаимосвязь системы и внешней среды, классификациясистем и типологизация структур, целостность [4; 5; 28; 32---36].
Мы будем старатьсяпроводить последовательную дифференциацию и соотнесение эмпирического,предметно--теоретического [22] и системного методологического уровня описанияобъектов в синергетике. Необходимость дифференциации определяется, преждевсего, тем, что на эмпирическом уровне описания возникают проблемы, которые, снашей точки зрения, не могут быть разрешены в рамках существующихпредметно--теоретических представлений и требуют прямого выхода на методологическийуровень осмысления. Кратко укажем последовательность изложения материала внашей статье. Мы дадим краткое эмпирическое описание двух химических объектовсинергетики — реакции Белоусова---Жаботинского [12] и гетерогенной реакциигазов на поверхности твердого тела [31; 9; 10].Эти объекты и будут, прежде всего,иметься в виду при проведении предметно--теоретического и методологическогоописания. Отталкиваясь от предметных представлений о неравновесностифизико--химической системы, мы дадим методологическое описание взаимосвязисистемы и внешней среды для случая систем с пространственно--временнойсамоорганизацией. В качестве основного будет рассмотрен принцип целостности всинергетике. Мы покажем, в связи, с чем эта проблема ставится, как онаформулируется в рамках существующих предметно--теоретических представлений икакие трудности при этом возникают, в каком направлении, с нашей точки зрения,может вестись разработка содержательных и формальных средств, необходимых дляее разрешения.
ОБЪЕКТЫ СИНЕРГЕТИКИ
Одним из объектов,демонстрирующих образование упорядоченных пространственно--временных структур,к краткому эмпирическому описанию которого мы переходим, являются химическиереакции типа Белоусова---Жаботинского [12]. Особое место, которое занимаютэтиреакции в исследованиях по пространственно--временной самоорганизации,определяется, во--первых, тем, что именно их изучение положило начало нынешнемуэтапу широких и активных исследований этих явлений, и, во--вторых, тем, что онидают возможность визуального, очень наглядного наблюдения разнообразных (взависимости от выбора условий) типов пространственно--временных структур. Приодних условиях проведения реакции и начальных соотношениях между компонентамиреакции и их концентрациями цвет всей реакционной смеси меняется во временипериодически от синего к красному и обратно, т.е. наблюдается чисто временнаяструктура ---автоколебания.
При других соотношенияхпроисходит возникновение чисто пространственной структуры в виде стационарного расслоенияреакционной смеси на чередующиеся четко локализованные синие и красные области--- диссипативной структуры. Наконец, возможно появление центров периодическогоиспускания концентрических или спиральных цветовых волн [1], являющих собойпример общего случая пространственно--временной структуры — автоволн. Описанныеявления протекают в химически изолированной системе, наблюдаются в процессе ееэволюции от некоторого начального неравновесного состояния к равновесию и припереходе к последнему исчезают. Указанные цветовые структуры соответствуютхимическим концентрационным пространственно--временным структурам, проявляющимсебя как цветовые при добавлении окрашивающих индикаторов. Исследованияпоказали, что концентрации участвующих в реакции веществ можно разделить похарактерным временам изменения на медленные и быстрые. Медленные концентрациина интервале времени, меньшем характерного времени своего изменения, играют рольраспределенного источника веществ по отношению к быстрым концентрациям.Динамика последних и проявляется в описанных выше явлениях. Характерное времяизменения медленных концентраций является характерные временем существованияпространственно--временных структур, в течение этого времени справедливаприведенная выше классификация структур.
Автоколебаниянаблюдаются также при протекании химической реакции между газами,адсорбированными на твердой поверхности[9; 10;31]. Роль распределенногоисточника играет газовая фаза у поверхности, концентрации в которойподдерживаются постоянными, например, за счет интенсивного подвода газов кповерхности извне. Автоколебательную систему образуют концентрации газов,адсорбированных на поверхности. В такой системе автоколебания, в пренебрежениисторонними процессами, могут существовать неограниченно долго.
Образованиеупорядоченных пространственно--временных структур наблюдается также припротекании ферментативных реакций [26], в лазере [38], плазме [13], нейронныхсетях [7], клеточных ансамблях[3], популяциях животных [29] и т.д. Возникаетвопрос: что является общим для всех этих объектов с точки зрения возможностипротекания в них явлений пространственно--временной самоорганизации?
Попытаемся ответить наэтот вопрос, используя методологическое системное описание явленийпространственно--временной самоорганизации, ориентированное на проблемувзаимосвязи системы и внешней среды.
СИСТЕМЫС ПРОСТРАНСТВЕННО--ВРЕМЕННОЙ САМООРГАНИЗАЦИИ И ВНЕШНЯЯ СРЕДА
Говоря о проблемевзаимосвязи системы и внешней среды, мы имеем в виду, прежде всего выделениесистемы, проведение границы между системой и внешней средой, воздействиевнешней среды на систему. Для корректного выделения системы, различения системыи внешней среды необходимо исходить из того обстоятельства, что всякая система,рассматриваемая как теоретический объект, служит решению определеннойтеоретической задачи. Конкретно нашей задачей является исследование условий ипричин пространственно--временной самоорганизации, и из нее мы должны исходитьпри выделении системы. Здесь, однако, мы сталкиваемся с парадоксом стандартногодля системных исследований типа [28]: для того чтобы корректно выделитьсамоорганизующую систему, мы должны знать условия и причины самоорганизации;для того же, чтобы понять эти условия и причины, мы должны выделитьсамоорганизующуюся систему как необходимый момент их теоретического изучения. Мыв качестве исходного системного представления возьмем представление об открытойсистеме, восходящее к Берталанфи. Обычно полагается, что открытая системаотделена от внешней среды границей, которую пересекают потоки обмена (энергией,веществом, информацией).
Для более детальноговыяснения роли внешней среды в явлениях самоорганизации обратимся кпредметно--теоретическому описанию физико-химических систем. Для таких системсуществует понятие равновесия, и из термодинамики известно, что в состоянииравновесия и вблизи него, в области линейной динамики систем, явленияпространственно--временной самоорганизации невозможны. Поэтому неравновесностьсистемы — необходимое условие протекания этих явлений. Поскольку всоответствии со вторым законом термодинамики изолированная, т.е.предоставленная самой себе, система самопроизвольно переходит в равновесие, неравновесностьвсегда является результатом воздействия на систему внешней среды.
Это воздействие можетзаключаться в создании неравновесного начального состояния замкнутой физико-химическойсистемы, как в случае рассмотренной выше реакции Белоусова---Жаботинского. Тогдаявления самоорганизации будут формой перехода системы к равновесию и приприближении к последнему прекращаются. Воздействие внешней средина системуможет заключаться в поддержании потоков обмена энергией, как в случае лазера,или веществом, как для химической реакции на твердой поверхности. Тогда явлениясамоорганизации могут протекать до тех пор, пока поддерживаются потоки.
Итак, воздействиевнешней среды на систему — необходимое условие протекания явлений пространственно--временнойсамоорганизации. Это обстоятельство фиксирует определение [24] класса систем,изучаемых синергетикой: это „открытые системы потокового типа“.Открытость системы, наличие потоков обмена с внешней средой, достаточнаяинтенсивность этих потоков ---необходимое условие возникновения упорядоченныхпространственно--временных структур.
Потоки обмена со средойзахватываются, трансформируются, структурируются системой. Соответственновозникающие структуры носят существенно динамический характер, являютсяпространственно--временными структурами, оформляющими взаимодействующиепроцессы. Отсюда виден относительный характер приведенного выше разделенияструктур на пространственные, временные и пространственно--временные. Эторазделение фиксирует лишь внешние признаки структур. Действительно,стационарные, чисто пространственные структуры являются динамическими по своей природе.Их стационарность — следствие не статичности системы, отсутствия илизавершения протекающих в ней процессов, не сбалансированности искоординированности этих процессов, что, в свою очередь, вытекает изсбалансированности потоков обмена системы с внешней средой и процессов внутрисистемы. Процессуальность стационарных пространственных структур определяет ихвременной характер. С другой стороны, однородные по пространству, названныевыше временными, структуры являются следствие согласованного, синхронного протеканияпроцессов в различных частях системы. Это определяет пространственный характервременных структур. Таким образом, возникающие в открытых системах структуры,вообще говоря, всегда являются пространственно--временными.
Если использоватьтолкование понятия самоорганизации, вытекающее из его лингвистическогопостроения, то самоорганизующейся системой является система, которая „самасебя организует“. Имея ввиду это непосредственное толкование, зададимсявопросом: в какой степени правомочно говорить об образованиипространственно--временных структур как о проявлении самоорганизации системы,коль скоро воздействие внешней среды, как обсуждалось выше, играет стольсущественную роль в протекании этих явлений? Использованные системные представленияо потоках обмена системы с внешней средой позволяют достаточно строго ответитьна него: о самоорганизации системы можно говорить в том смысле, что система,захватывая потоки обмена, вообще говоря, некоторым образом структурированные впространственно--временном отношении, трансформирует, организует их, навязываетим свою собственную пространственно--временную структуру. Захват, трансформация,организация потоков обмена есть способ организации самой системой своейструктуры, т.е. самоорганизация.
Обсудим вопрос осоответствии реакции Белоусова---Жаботинского данному выше определению классасистем, изучаемых синергетикой. Как мы указали, концентрации веществ,участвующих в этой реакции, разделяются на быстрые и медленные. Определим в качествесоставляющих самоорганизующейся системы вещества с быстрыми концентрациями.Тогда вещества с медленными концентрациями будут играть роль внешней среды,задающей в каждой точке самоорганизующейся системы положительные (в систему) иотрицательные (из системы) потоки обмена. Отметим, что при этом мы, во--первых,различаем физико-химическую систему — смесь реагентов и самоорганизующуюсясистему и, во--вторых, система и внешняя среда оказываются пространственнонеограниченными. Процессы самоорганизации в изолированных системах могут, такимобразом, быть рассмотрены в рамках общего представления об „открытых системахпотокового типа“.
Исследование вопроса овзаимосвязи системы и внешней среды на методологическом системном уровневыявляет частное противоречие, существующее на предметном уровне описания. Известно,что пространственно упорядоченные стационарные структуры возникают не только внеравновесных, но и в равновесных физико-химических системах (образованиекристаллов, явление сверхпроводимости и т.п.). Механизмом возникновениянеравновесных и равновесных пространственных структур являются соответственнонеравновесные и равновесные фазовые переходы. Эти переходы на макро уровне (см.ниже) с формальной математической точки зрения описываются единым образом спомощью обобщенного уравнения Гинзбурга---Ландау [37]. С точки зрениявзаимосвязи системы и внешней среды природа неравновесных и равновесныхструктур, однако, совершенно различна. Неравновесные стационарные структуры,как уже обсуждалось, являются следствием сбалансированности потоков обмена сосредой и процессов внутри системы, наличие потоков обмена — необходимоеусловие их существования. Равновесные же структуры образуются в замкнутых (квазизамкнутых)системах, взаимодействием которых со средой (вообще говоря, неравновесной)можно пренебречь. В равновесной системе каждый прямой процесс сбалансирован,скомпенсирован обратным ему процессом, следствием чего и являетсястационарность равновесных структур. Явления возникновения и превращенияразличных по природе структур, вообще говоря, также должны иметь различнуюприроду. Возникает вопрос: следствием чего является идентичность описания этихявлений в рамках обобщенного уравнения Гинзбурга---Ландау? Здесь мы можемвспомнить суть математического структурного подхода, сформулированногоН.Бурбаки: „Структуры являются орудиями математика: каждый раз, когда онзамечает, что между элементами, изучаемыми им, имеют место отношения,удовлетворяющие аксиомам структуры определенного типа, он сразу можетвоспользоваться всем арсеналом общих теорем, относящихся к структурам этоготипа“[6].Видимо, с такой точки зрения структуры равновесные и неравновесныепредставляются неразличимыми. Однако очевидно, что при идентичном описанииразличных по природе явлений фундаментальные существенные черты этих явленийостаются неучтенными.
Сделанным замечанием мызавершаем обсуждение проблемы взаимосвязи системы и внешней среды в синергетикеи переходим к рассмотрению целостной природы явлений пространственно--временнойсамоорганизации.
СИНЕРГЕТИКА И ПРИНЦИПЦЕЛОСТНОСТИ
Обсудим вопрос оприроде пространственно--временной самоорганизации и способах ее описания всвете первого принципа системного мышления — принципа целостности [5; 28].
»Целостностьобъекта как системы означает принципиальную несводимость его свойств к суммесвойств составляющих его элементов и не выводимость из последних свойствцелого" [28]. Таким образом, использование принципа целостностипредполагает наличие выделенных элементов (частей) объекта как системы.
«Давняя историко--философскаятрадиция свидетельствует о том, что допустимо два полярных способа разбиенияцелостной системы на части: при одном из них получаемые в итоге элементы, иличасти, не несут на себе, так сказать, целостных свойств исходной системы, придругом — действительно выделяются части целостной системы, т.е. такиеэлементарные образования, которые сохраняют в специфической форме свойстваисследуемой системы. Будем условно называть второй способ декомпозиции системы»целостным" разбиением ее на части" [28].
Явленияпространственно--временной самоорганизации, с нашей точки зрения, имеютцелостную природу. Поэтому их изучение требует целостного подхода, как в частиисходных содержательных представлений, так и формальных методов описания. Используемыесегодня для этой цели предметные представления и методы соответствуютнецелостному способу разбиения системы: элементы объектов как систем в рамкахэтих предметных представлений не являются элементами целого. Ставя задачуопределения указанной природы пространственно--временной самоорганизации, мы неможем их использовать и снова сталкиваемся с парадоксом классической «системной"структуры, на этот раз — парадоксом целостности [28]: «Решение задачиописания данной системы как некоторой целостности возможно лишь при наличиирешения задачи „целостного» разбиения данной системы на части, а решениезадачи “целостного» разбиения данной системы на части, возможно, лишь приналичии решения задачи описания данной системы как некоторой целостности».Чтобы обойти этот парадокс, воспользуемся понятием части пространства. Какуказывается ниже, способность теоретического субъекта к пространственномусоотнесению объектов может служить целостнообразующим фактором. Мывоспользуемся также категорией процесса. Как указывается в [33; 40], объектзадается процессом; для получения целостности необходимо задать объект как определенныйпроцесс. Отметим, что процесс, будучи понятием динамическим, имеющим временнуюприроду, для своего целостного описания требует выделения специфическихцелостных элементов процесса [34] — «процесс изменения как предм. теор.иссл.» Теперь можно сформулировать определение: пространственно--временнаясамоорганизация является целостной в том смысле, что в ней проявляетсясогласованное с потоками обмена с внешней средой взаимодействие элементовпроцессов, протекающих в различных частях системы.
Перейдем к рассмотрениюсуществующей трактовки целостности пространственно--временной самоорганизациина предметном уровне описания. Предметные представления физики, химии, биофизики,экологии и т.п., синтезируемые синергетикой, имеют в качестве общей основны представлениео системе взаимодействующих элементов. Роль элемента может играть атом,молекула, клетка, живой организм и т.п. В взаимодействие элементов можетзаключаться, например, в упругом столкновении молекул, приводящем к изменениюих скоростей, актехимической реакции, в ходе которого одни молекулыпревращаются в другие, передвижении живых клеток по градиенту вещества, котороесами эти клетки выделяют и т.д. В дальнейшем для определенности мы будемговорить о химическом взаимодействии.
При протекании явленийпространственно--временной самоорганизации элементы начинают взаимодействоватьсогласованно в пространстве--времени, т.е. наблюдается эффект кооперации. Например,пространственно однородные автоколебания цвета реакционной смеси входе реакцииБелоусова---Жаботинского означают, что в каждой точке реакционной смесиколичество актов химического взаимодействия периодически меняется во времени иэти изменения пространственно согласованы, синхронизированы. Над элементную природупространственно--временной самоорганизации отмечает И.Пригожин:"… во всехэтих случаях общим является макроскопическое, надмолекулярное… проявлениецепи событий, зарождающихся на уровне отдельных молекул" [21].
Как указываютБ.Б.Кадомцев и Ю.А.Данилов, предложенный Г.Хакеном термин«синергетика», происходящий от греческого synergia--- содействие,сотрудничество, акцентирует внимание на согласованности взаимодействия частейпри образовании структуры как единого целого [8]. Сам Г.Хакен дает такоеопределение: «Синергетика занимается изучением систем, состоящих из многихподсистем различной природы… мы хотим рассмотреть, каким образомвзаимодействие таких подсистем приводит к возникновению пространственных,временных или пространственно--временных структур в макроскопическихмасштабах» [38]. Момент целостности применительно к синергетике фиксируютС.П.Курдюмов и Г.Г.Малинецкий: «Синергетика, как правило, имеет дело спроцессами, где целое обладает свойствами, которых нет ни у одной изчастей» [16]. Использованное выше понятие макроскопического являетсяродственным понятию целостности в том смысле, что в контексте цитат онофиксирует наличие у ансамбля частиц (атомов, молекул) свойств, отсутствующих уотдельной частицы и требующих адекватного этим агрегированным свойствамизменения способа описания системы. Если в философии проблема целостностивосходит еще к Платону и Аристотелю [4], то в естественных наука хона допоследнего времени была поставлена и предметно осознана, лишь в биологии всвязи с осознанием границ редакционистского подхода. Что касается физики, химиии смежных наук, а также математики с ее теоретико-множественным основанием, тоздесь до недавнего времени понятие целостности практически не использовалось.Приведенные цитаты показывают, что в рамках синергетики происходит осмыслениеспециалистами естественных наук целостного характера исследуемых ими явлений.Отметим, что такое же осмысление происходит, в частности, ив квантовой механикев связи с проблемой не силового взаимодействия тождественных частиц [39].
Обсудим более подробнопонятия микро — и макроописания и переход между ними, на основе которого,прежде всего, реализуется в рамках предметных представлений интенцияцелостности. Г.Хакен предлагает классификацию уровней описания системы,содержащую три уровня: микроскопический, мезоскопический и макроскопический[38].На микроскопическом уровне рассматривается динамика отдельных элементов--- атомов, молекул и т.п., описываемая с помощью величин, характеризующих этиэлементы, например, положений и скоростей атомов. На мезоскопическом уровнерассматриваются ансамблиэлементов, вводятся усредненные величины,характеризующие этиансамбли, например, концентрация, плотность, температура ит.д., неприменимые на микроскопическом описании. Наконец, намакроскопическомуровне рассматриваются пространственно --временныеструктуры, образуемыеансамблями. Макроскопическому уровню соответствует введение зависимостипеременных мезоскопического уровня от положения в пространстве и от времени. Макроструктурыможно характеризовать такими величинами как, например, длина волны, период,амплитуда. По Хакену, специфичным для синергетики является описание динамикимакроуровней [38].
Как соотносятся междусобой микро — и макроуровень в плане проблем синергетики? Микроуровнюсоответствует дискретное представление системы. На макроуровне атомы, молекулыи т.д. выступают в качестве элементов, динамика которых и определяет изменения,происходящие с системой. И.Пригожин указывает, однако, что «описаниена микроскопическом уровне становится неадекватным, коль скоро рассматриваемыеявления характеризуются достаточно большим масштабом», "… примакроскопическом описании возникают новые качественные аспекты"[21].
Г.Хакен отмечаетсуществование разрыва микро — и макроуровней описания систем, обсуждаямодельную задачу о движении большого числа точечных масс, соединенныхпружинами. При описании системы на микроуровне ее движение будет описыватьсянаборами чисел, задающих положение каждой из точечных масс во времени. Однакотолько на макроуровне возникают такие характеристики пространственнойструктуры, как длина волны и амплитуда, отсутствующие на уровне точечных масс[37], т.е. «на макроскопическом уровне требуются совершенно иныеконцепции, нежели на микроскопическом». Переходу на макроуровень описаниясоответствует переход к концепции непрерывной среды [19]. Важно отметить, что врамках представления о непрерывной среде атом, молекула и т.д. вообще перестаютфигурировать как объектописания и, следовательно, не могут и в традиционномнецелостном смысле являться элементами пространственно--временных структур,рассматриваемых на макроуровне.
По Хакену, переход отмикроуровня описания к описанию в макроскопических переменных уже есть шаг внаправлении целостного описания системы. На макроуровне методом редукциивыделяются макроскопические переменные, определяющие динамику системы вобластях неустойчивости, возникновения пространственно--временных структур илисмены их типа — параметры порядка. Понятие параметра порядка соответствуетобмему принципу подчинения одних макропеременных другим — одному из основныхпринципов самоорганизации [38].
Ю.Л.Климонтовичотмечает, что процедуры усреднения, определяющие переход от микроописания кописанию в макропеременных, являются предметом статистической теориинеравновесных процессов, тем самым выступающей в качестве фундаментасинергетики [14].
Итак, в рамкахпредметного описания фиксируется, с одной стороны, целостная природапространственно--временной самоорганизации, с другой — неадекватность этой природеэлементарных представлений микроуровня. В качестве способа разрешения этогонесоответствия рассматривается переход на макроуровень описания.
Перечислим некоторыесоответствующие макроуровню и специфичные для синергетики как интегрирующейобласти исследований понятия. Помимо параметра порядка, принципа подчинения, атакже диссипативных структур [41], автоволн [1], неравновесных фазовыхпереходов, описываемых обобщенным уравнением Гинзбурга---Ландау [37], выделиминтегрирующее понятие синергетики — понятие активной кинетической среды.«Характерными признаками активных кинетических сред являются следующие: а)существует распределенный источник энергии или веществ, богатых энергией; б)каждый элементарный объем среды находится в состоянии, далеком оттермодинамического равновесия, то есть является открытой термодинамическойсистемой, в которой диссипирует часть энергии, поступающей из распределенногоисточника; в) связь между соседними элементарными объемами осуществляется засчет процессов переноса» [7]. Широкий класс Автоволновые процессов врамках представления об активной кинетической среде описывается системойуравнений в частных производных параболического. В этой системе все волновые процессыпорождаются динамикой точечной нелинейной системы. В.И.Кринский,А.М.Жаботинский полагают, что «это новый тип динамических процессов,порождающих макроскопический линейный масштаб за счет локальных взаимодействий,каждое из которых линейным масштабом не обладает» [1]. Системе [1]соответствует большинство задач, рассмотренных в рамках синергетики. Онаявляется основной формой математического описания явлений пространственно--временнойсамоорганизации на макроуровне.
Перейдем к критическомуанализу изложенных предметных представлений о системе взаимодействующихэлементов, макроуровне описания, предметному представлению процесса с точки зренияпринципа целостности.
ПРЕДМЕТНЫЙ УРОВЕНЬОПИСАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ САМООРГАНИЗАЦИИ И ПРИНЦИП ЦЕЛОСТНОСТИ
Рассмотрим сначала одинобщий момент, связанный с использованием принципа целостности. Зададимсявопросом, что значит утверждение «некоторый теоретический объект является элементомцелого?» В общем случае теоретический объект, являющийся элементом целого(целостности), может обладать тремя группами признаков (свойств). В--первых,это собственно целостные признаки, указывающие на принадлежность элементаданному целостному единству, сохраняющие, как было указано выше, «вспецифической форме целостные свойства исследуемой системы». Во--вторых,это соотносительные признаки, определяющие взаимозависимость выделенныхэлементов целого[32---34]. Необходимость наличия соотносительных признаковопределяется тем, что без них целостность предстанет в виде многообразияотдельных, независимых друг от друга, самостоятельно существующих объектов, чтонеадекватно представлению о единстве. Признаки обеих групп проявляются вследствиечленения данного единства, являются результатом этого членения. В силу этихпризнаков элементы целого не могут быть даны вне целого и независимо от способачленения. Третью группу образуют признаки, которыми обладает теоретическийобъект вне связи с тем, что он является элементом целого. Это независимые признаки(или» положительные определенности") [32---34]. Сделав замечание общегохарактера, рассмотрим понятие системы взаимодействующих элементов.Абстрагируемая сначала от признаков элементов, определяющих их взаимодействие.Тогда мы будем иметь ансамбль невзаимодействующих элементов, ничем, вообщеговоря, не отличающийся от математического множества элементов.
Образованию множествадолжно предшествовать постулирование многообразия объектов, обладающихнезависимыми признаками. Традиционно полагается, что «множествоформируется путем простого акта объединения, собирания вместе объектов (изэтого многообразия.--- Авт.), включаемых в него в качестве элементов» [33].Такимобразом, полагается, что при объединении объектов во множество они непретерпевают никаких изменений, что и выражается в принятии аксиомыэкстенсиональности, утверждающей, что всякое множество определено своимиэлементами (при этом под элементами множества понимается исходное многообразиеобъектов [32]). Г.А.Смирновпоказал, однако, что все процедуры образования и преобразованияобъектов в теории множеств подразумевают в неявном виде наличие у элементовмножеств соотносительных различающих признаков, появляющихся вследствиеобъединения объектов. Теоретическому субъекту приписывается в рамках теориимножеств способность объединять объекты в некоторое единство, а такжесоотносить, различать объекты, входящие в единство. Эти подразумеваемыепризнаки и указания способности никак не фиксируются в языке теории [32; 33].
Обсудим более подробноприроду этой способности теоретического субъекта. На наш взгляд, она являетсяпространственной. Именно теоретическому субъекту имманентно присуща способностьк пространственному соотнесению. Теоретический субъект соотносит впространственном отношении любые объекты, имеющие пространственные признаки. Вкачестве указания субъекту на выполнение этого соотнесения выступает сам фактданности таких объектов в мыследеятельности. И при образовании множества из многообразияобъекты приобретают соотносительные признаки вследствие пространственногоразличения. Пространственный характер соотносительных признаков элементовмножества, вообще говоря, вытекает из анализа объектов конструктивнойматематики, включающего сумму мест [32].
Помимо соотносительныхпризнаков элементов множества, подразумеваются, но не фиксируются в языкетеории их целостные признаки. На каком основании объекты, входившие в исходноемногообразие и ставшие элементами множества, рассматриваются все вместе, что ихобъединяет? Элементы множества рассматриваются как принадлежащие некоторомуединству постольку, поскольку они обладают целостными признаками. По нашемумнению, эти целостные признаки задает пространственная граница множества.Объекты из многообразия и граница множества даны в пространственном соотнесении,в силу которого объекты многообразия становятся элементами целостного единства,задаваемого границей. Элемент целостного единства — это то, что находится«внутри границы». Признак «внутри границы» и являетсяцелостным признаком. Отметим, что граница множества, хотя это кажется на первыйвзгляд неожиданным, задает и целостное единство объектов, не принадлежавшихмножеству, и внешнюю среду в виде целостного единства. Действительно, элементвнешней среды ---это то, что лежит вне границы. Признак «вне границы»--- целостный признак элементов внешней среды.
В рамках теориимножеств абстрагируются и от соотносительных, и от целостных признаковэлементов целостного единства, образуемого из исходного многообразиянезависимых объектов на основе имманентно присущей теоретическому субъектуспособности к пространственному соотнесению объектов, и фиксируют в языкетеории лишь независимые признаки объектов, входивших в многообразие. Множество,таким образом, выступает как редуцированный, частичный объект по отношению кцелостному единству. Соответственно нецелостным является и непосредственныйпредмет нашего рассмотрения — ансамбль невзаимодействующих элементов.
Взаимодействиеэлементов предполагает изменение их независимых признаков. Поэтому наличие взаимодействияэлементов с точки зрения целостности системы ничего не меняет.
Перейдем к рассмотрениюмакроуровня описания с точки зрения принципа целостности. На макроуровне, какмы указывали, в качестве содержательного используется представление о непрерывнойсреде. Исходным образованием, на основе которого складывается представление онепрерывной среде, является пространственный континуум. Пространственныйконтинуум мыслится как целостное единство. В качестве элементапространственного континуума может выступать точка, имеющая целостные исоотносительные признаки. Точка континуума не имеет, однако, независимыхпризнаков; понятие о ней содержит потенциальную возможность их задания. Заданиенезависимых признаков точек пространственного континуума происходит путем их«наполнения", или «начинки», некоторыми вещественнымихарактеристиками — плотностью вещества, напряженностью поля и т.д. Именно сэтими независимыми признаками имеют дело при математическом описании. Для тогочтобы математически описывать пространственный континуум, переходят к егоредуцированной форме ---пространственному множеству с соответствующимотвлечением от целостных и соотносительных признаков точек континуума. Точкапространственного множества в силу этого отвлечения мыслится и существует самапо себе, вне соотнесения с другими точками. Поэтому точка пространственногомножества не является элементом пространственной формы, например, диссипативнойструктуры. Этот момент фиксировал еще Аристотель, отмечавший, что линия не слагаетсяиз точек [2]. Действительно, точка равно принадлежит любой линии илиповерхности, проходящей через нее, и в силу этого не может являться элементомкакой--то конкретной линии или поверхности. Поэтому пространственное описаниеструктур, возникающих в результате самоорганизации, не может быть целостным,если в качестве элемента структуры используется основной теоретический объектмакроскопического уровня описания — точка пространственного множества.
При обосновании наметодологическом уровне целостной природы самоорганизации мы существеннымобразом использовали понятие процесса. Кратко рассмотрим с точки зренияпринципа целостности существующее предметное понимание процесса (о философском системномпонимании процесса см. [32---36; 30; 40]). Процесс задается в виде данной вовремени последовательности состояний системы. Состояние системы являетсясамостоятельным независимым теоретическим объектом. В понятие «данногосостояния» никак не входит указание на наличие других состояний, рядасостояний. Действительно, например, в предметном описании равновесныхфизико--химических систем всякому прямому процессу соответствует обратный.Прямой и обратный процессы протекают через одну и ту же последовательностьсостояний. Для некоторого выбранного состояния соответствующие ему предыдущее ипоследующее состояния при замене прямого процесса на обратный меняются местами.Однако само выбранное состояние остается неизменным.
Итак, процесс предстаетв виде последовательности во времени независимых объектов--состояний. Возникаетвопрос,: на каком основании эти независимые объекты рассматриваются все вместе,как включенные в данный процесс? Что их объединяет? На наш взгляд, точно также, как способность теоретического субъекта к пространственному соотнесениюобъектов лежит в основе образования целостного единства из многообразиянезависимых объектов, в основе образования целостного понятия процесса лежитспособность теоретического субъекта к временному соотнесению объектов, данных вмыследеятельности. Указанием на временное соотнесение теоретических объектовслужит сам факт данности теоретическому субъекту объекту в мыследеятельности.Способность теоретического субъекта к временному соотнесению объектов служитоснованием задания процесса в качестве целостного единства элементов — состояний,редукцией, частичной формой которого является предметное представление процесса.Состояния, рассматриваемые как элементы процесса ---целостного единства,обладают целостными признаками. Целостные признаки состояний, указывающие напринадлежность данному процессу, определяются заданием начального состоянияпроцесса. Состояния данного процесса — это состояния, следующие за начальным.Признак» следующие за начальным" и является целостным признаком состояния.Состояния обладают соотносительными признаками, предшествуя друг другу илиследуя друг за другом.
Независимые признакисостояния как элемента процесса образуются пространственными и вещественнымихарактеристиками. В рамках предметного теоретического процесса описанияаналогично тому, как это происходит в случае множества, абстрагируются отцелостных и соотносительных признаков состояния и фиксируют в языке теории лишьнезависимые признаки. Однако целостные и соотносительные признаки состояниянеявно подразумеваются и используются в предметном описании процесса.
Проведенный нами анализпозволяет заключить, что предметные представления о системе взаимодействующихэлементов, макроуровне описания, процессе не являются целостными,следовательно, не вполне соответствуют задаче описания целостных по своейприроде явлений пространственно--временной самоорганизации. Рассмотрение предметныхописаний с точки зрения принципа целостности показывает, что общей причинойнецелостности использованных в них представлений и методов являетсяабстрагирование, отвлечение от целостных и соотносительных признаков элементов.Эти признаки неявно учитываются, но никак не фиксируются в языке теории.Соответственно, теория не описывает целостной природы явлений. Как же описыватьявления такого рода?
В [33---36], вчастности, обсуждается возможность теоретического задания соотносительныхпризнаков элементов. Вводится представление о диаде — простейшей процедуре конститутивногоразличения двух элементов, обладающих соотносительными признаками.
Отметим, чтонеобходимость задания теоретического объекта как процедуры имеет своиисторические корни, в частности, применительно к проблеме пространства--временив понятии симметрии. В соответствии с исторически первым пониманием симметрииищут полную совокупность операций, переводящих данный объект в новое положение,неотличимое от прежнего. Таким образом, процедура перевода объекта в новоеположение выступает как способ задания симметричного объекта, процедура какспособ задания объекта заложена в основании понятия симметрии. Однако указаннаяинтенция задания объектов в дальнейшем получила математическую,теоретико--множественную интерпретацию. Процедура реализуется черезматематическое преобразование ---поточечный переход от одних точек, из которых«состоят» пространственные фигуры, к другим. А главное, вместо процедурыперехода мы имеем начальное и конечное пространственные состояния, необладающие никакими соотносительными признаками, зафиксированными в языкетеории.
Другой способ решенияпроблемы описания целостных объектов предлагает И.З.Цехмистро [39]. Он вонтологическом аспекте обсуждает проблему целостности в квантовой механике всвязи с анализом парадокса Энштейна---Подольского---Розена [15; 20]. Суть этогои ряда родственных парадоксов в том, что подсистемы, входившие в единуюквантовую систему, сохраняют специфическую корреляцию состояний даже на такихрасстояниях, на которых всякое их взаимодействие, казалось бы, исключено. В[39] разрешение парадокса видится в постулировании принципа неразложимостиквантовых систем на множество элементов, обосновываемого с помощьюквантово--механического принципа дополнительности. При этом, поскольку всякоематематическое описание квантовых систем имеет теоретико-множественную природуи требует использования элементов, этим элементам придается статуспотенциальных возможностей. Таким образом, И.З.Цехмистро видит решение задачитеоретического описания целостных по своей природе квантово--механическихобъектов не в создании принципиально нового формального аппарата, но восознании онтологической значимости этой природы и сохранении староготеоретико-множественного аппарата.
В заключение отметим,что сегодня, на наш взгляд, сделаны первые шаги в направлении созданиялогически обоснованного формального аппарата для целостного описания явлений. Остраянеобходимость создания такого аппарата ощущается во многих сферахмыследеятельности. В этой статье наряду с общим рассмотрением синергетики спозиций методологии системных исследований мы хотели на материале синергетикипривлечь внимание исследователей к этой важной проблеме и тем самымстимулировать дальнейший поиск.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автоволновые процессы в системах сдиффузией. Горький, 1981.
2. Аристотель. Физика. М., 1937.
3. Белинцев Б.Н. Диссипативные структурыи проблема биологического формообразования // УФН, 1983, т. 141, вып. 1.
4. Блауберг И.В., Мирский Э.М.,Садовский В.Н. Системный подход и системный анализ // Системныеисследования: Ежегодник, 1982. М., 1982.
5. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становлениеи сущность системного подхода. М., 1973.
6. Бурбаки Н. Архитектура математики //Математическое просвещение. М., 1959, вып. 5, с. 106---107.
7. Васильев В.А., Романовский Ю.М., ЯхноВ.Г. Автоволновые процессы в распределенных кинетических системах // УФН,1979, т. 128, вып. 4.
8. Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такоесинергетика // Нелинейные волны. М., 1983.
9. Дружинин Д.Л., Иванова А.Н., ФурманГ.А. Моделирование критических явлений в реакции СO с O на платине // Химическая физика, 1986, N 10.
10. Дружинин Д.Л., Иванова А.Н., ФурманГ.А. Моделирование критических явлений при гетерогенном окислении водородана никеле. Черноголовка, Отделение хим. физики АН СССР, 1985.
11. Евин И.А., Яблонский А.И. Моделиразвития и теория катастроф // Системные исследования: Ежегодник, 1982. М.,1982.
12. Жаботинский А.М. Концентрационныеавтоколебания. М., 1974.
13. Кадомцев Б.Б. Коллективные явления вплазме. М., 1976.
14. Климонтович Н.Ю. Без формул осинергетике. Минск, 1986.
15. Кузьмин М.В. Парадокс ЭПР и проблемаполноты квантовой механики // Философские науки, 1980, N 4.
16. Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г.Синергетика — теория самоорганизации: Идеи, методы, перспективы. М.,1983.
17. Маркарян Э.С. Культура как система:Общетеоретические и историко--методологические аспекты проблемы //Вопросы философии, 1984, N 1.
18. Мирский Э.М. Междисциплинарныеисследования и дисциплинарная организация науки. М., 1980.
19. Моисеев Н.Н. Человек. Среда.Общество. М., 1982.
20. Молчанов Ю.Б. ПарадоксЭйнштейна---Подольского---Розена и принципы причинности // Вопросыфилософии, 1983, N 3.
21. Николис Г., Пригожин И.Самоорганизация в неравновесных системах. М., 1979.
22. Ойзерман Т.И. Эмпирическое итеоретическое: различие, противоположность, единство // Вопросы философии,1986, N 1.
23. Панченко А.И. Понятие состояния,вероятность и детерминизм // Философские науки, 1986, N 5.
24. Полак Л.С., Михайлов А.С.Самоорганизация в неравновесных физико--химических системах. М., 1983.
25. Пригожин И. Время, структура ифлуктуация: Нобелевская лекция по химии 1977 года // Успехи физ. наук, 1980,т. 131, вып. 2.
26. Романовский Ю.М., Степанова Н.В.,Чернавский Д.С. Математическое моделирование в биофизике. М., 1975.
27. Рузавин Г.И. Синергетика и принципсамодвижения материи // Вопросы философии, 1984, N 8.
28. Садовский В.Н. Основания общейтеории систем. М., 1974.
29. Свирежев Ю.М., Логофет Д.О.Устойчивость биологических сообществ. М., 1978.
30. Серов Н.К. Процессы и мера времени.М., 1974.
31. Слинько М.Г., Слинько М.М.Автоколебания и катализ, 1982, т. 23, N 6.
32. Смирнов Г.А. К определениюцелостного идеального объекта // Системные исследования. Методологическиепроблемы: Ежегодник, 1977. М., 1978.
33. Смирнов Г.А. Об исходных понятияхформальной теории целостности // Системные исследования. Методологические проблемы: Ежегодник, 1978. М., 1978.
34. Смирное Г.А. Основы формальнойтеории целостности (часть первая) // Системные исследования.Методологические проблемы: Ежегодник, 1979. М., 1980.
35. Смирнов Г.А. Основы формальнойтеории целостности (часть вторая) // Системные исследования.Методологические проблемы. Ежегодник, 1980. М., 1981.
36. Смирнов Г.А. Основы формальнойтеории целостности (часть третья) // Системные исследования.Методологические проблемы: Ежегодник, 1983. М., 1983.
37. Хакен Г. Синергетика. М., 1980.
38. Хакен Г. Синергетика: Иерархиинеустойчивостей. М., 1985.
39. Цехмистро И.З. ПарадоксЭйнштейна---Подольского---Розена и концепция целостности // Вопросыфилософии, 1985, N 4.
40. Щедровицкий Г.П. Автоматизацияпроектирования и задачи развития проектировочной деятельности // Разработкаи внедрение автоматизированных систем в проектирование М., 1975.
41. Эбелинг В. Образование диссипативныхструктур при необратимых процессах М., 1979.
Синергетическиестратегии в образовании
Буданов В.Г. (ИФ РАН)
А НАДО ЛИ?
Глобальныйцивилизационный кризис конца ХХ века, проявляющийся во всех областяхчеловеческой деятельности, обусловлен двумя основными причинами. Во-первых, мывступили, по выражению Эрвин Ласло, в „эпоху бифуркаций“ порожденнуюинтерференцией многих циклических социокультурных процессов на неустойчивойгранице самоистребления, границе экстенсивного развития техногеннойцивилизации, и, во-вторых, набирают темп процессы самоорганизации новогоинформационного общества, ноосферные механизмы которого похоже могут статьгарантами мягкого сценария выхода из планетарного кризиса. В любом случаекризис характеризуется гибелью многих параметров порядка, ростом объемаинформации и коммуникативных связей в режиме с обострением, и, как следствиеэтого, порождает фрагментарность восприятия мира, кризис самоидентификации какличности, так и социальных групп, напряженность в межнациональных имежконфессиональных отношениях, отношениях человека и природы, культурыестественнонаучной и культуры гуманитарной и т.д… Ситуация напоминаетбиблейский сюжет о смешении языков начиная уже с уровня научногодисциплинарного знания. Кризис современной системы образования, так же лишьчасть глобального кризиса, в немалой степени обусловлен узко прагматическимиустановками, ориентацией на узко дисциплинарный подход без горизонтальныхсвязей, жесткое разграничение гуманитарных и естественнонаучных дисциплин.Следствием этого разграничения являются не только фрагментарность виденияреальности, но и ее деформация, что в условиях нарождающегосяпостиндустриального информационного общества „третьей волны“ непозволяет людям адекватно реагировать на обостряющийся экологический кризис,девальвацию нравственных норм, нестабильность политических и экономическихситуаций. Мы страдаем от неспособности охватить комплексность проблем, понятьсвязи и взаимодействия между вещами, находящимися для нашего сегментированногосознания в разных областях. Это также объясняет действия многих крупныхорганизаций и властных структур, напоминающие „слепой полет“. Такоеположение показывает, что сегодня судьбы цивилизации не могут определяться нимудрейшими правительствами, ни международными организациями, ни учеными до техпор, пока их действия не будут осознано, поддержаны широкими слоями населенияили, говоря языком постнеклассической науки, пока не будет создана новаясамоорганизующаяся среда. И сегодня новое видение мира, понимание личнойответственности за его судьбу постепенно становятся непременным условиемвыживания Человечества и каждого индивидуума. Говоря об этом, французскийсоциолог Эдгар Морэн отмечает: » Мы нуждаемся в демократии разума, а не вдемократии общества массового потребления, которая сейчас приводит к регрессудемократии, в особенности из-за того, что ключевые вопросы цивилизации непроходят на уровень политического сознания. Но демократия разума требуетизменения менталитета, который бы сделал возможным квалифицированное принятиерешений гражданами по глобальным проблемам. Отсюда потребность в радикальнойреформе образования, которая бы сделала возможным не только анализ, но ивзаимоувязывание знаний". По нашему мнению, реформа образования должнаопираться на идеи целостности и фундаментальности образования, но не в духетрадиционного дисциплинарного понимания фундаментальных наук, заложившегообразовательную парадигму со времен первой фазы научной революции, а с учетомпарадигмальных изменений науки рубежа ХХI века, перехода ее в междисциплинарнуюстадию постнеклассической науки. Таким образом, реформа образования в школе,как высшей, так и общеобразовательной, не может сводиться к косметическиммерам, но связана с кардинальным расширением понятия фундаментальностиобразования, дающего целостное видение природы, человека и общества в контекстемеждисциплинарного диалога, в котором одной из наибольших проблем являетсяпроблема взаимопонимания естественника и гуманитария, или, говоря словамиЧарльза Сноу — проблема двух культур. Причем по экспертным оценкам дляуправления ситуацией нам отпущен лишь краткий миг истории — два три поколения,иначе последствия будут глобально необратимы, и кризис пойдет покатастрофическому сценарию. Вот почему образование должно сейчас нести нетолько традиционную функцию передачи социального опыта, но в большой степениопережающую, превентивную функцию — подготовка человека к жизни в эпохукризисов.
О КОНЦЕПЦИИ ЦЕЛОСТНОСТИВ СТАНОВЯЩЕМСЯ БЫТИИ
Лидирующее место вкультуре нашей эпохи, бесспорно, занимает наука. Научный метод, рожденныйестествознанием, последние сто лет доминирует в духовном мире, формируя дажедисциплины о человеке и обществе, ему мы обязаны триумфом техногеннойцивилизации, приведшей не только к быстрому развитию экономической и социальнойсфер общества, но и вызвавшей глобальный экономический кризис, отчуждениечеловека от природы, все большую дегуманизацию общества. Причины негативныхэффектов глубоки, и одна из них в том, что сегодня мы должны признатьсуществование двух культур, обладающих разными языками, критериями иценностями: культуры естествознания с доминантой научного метода, включающейнауки о природе, технику и т.п., и культуры гуманитарной, включающей искусство,литературу, науки об обществе и внутреннем мире человека. Связующим звеном, каки в былые времена, должна бала бы стать современная философия, но не смогла всилу переживаемого ею кризиса и малой популярности. К тому же в Россиисформировалось настороженное отношение к официальной философии: воинствующийматериализм в равной мере подавлял как науку, так и искусство. И сейчас, ксожалению, эти культуры не столько дополняют друг друга сколько противостоят,все еще разделяя людей на «физиков» и «лириков», нежелающих понимать проблем оппонента, хотя лидеров обоих направлений всегдаотличало синтетическое мышление. Дело даже не столько в том, что существуюврожденные склонности людей (лево-право полушарники), что отличны предмет иметод познания, сколько в исторических корнях эволюции культур их постепенногоотчуждения. Наука страдала сначала от церковного догматизма и спекуляций, затемот вторжения вульгарной философии, а искусство — от утилитарно-рассудочноготехницизма и позитивизма Нового времени, причем после Хиросимы и особенноЧернобыля в среде гуманитариев возник устойчивый антинаучный синдром. Конечнотак было не всегда. Этому искусственному размежеванию не более трехсот лет, исейчас многие проблемы человечества могли бы быть решены на пути гармонизациичастей изначально единой культуры, например по образцу натурфилософии или дажеантичной единой культуры, восходящей к Аристотелю, но на новом уровне развития.Сложность в том, что в преддверии кризиса Разум человечества глубоко болен: впогоне за мощью абстрактного интеллекта мы на грани самоуничтожения, забытыпринципы единства с окружающим миром, до сих пор не осознана наша миссиясоавторства на пути космической эволюции, мы только сейчас начали пониматьущербность антропоцентризма, провозглашенного гуманистами Возрождения. Сегодняраздаются призывы вернуться к национальным корням, назад к природе, возродитьрелигию: все эти на первый взгляд разные рецепты имеют единый корень — ностальгию по духовно здоровому социуму, живущему в гармонии с природой. Новозможно ли приблизиться к такому обществу без существенных потерьматериального и культурного потенциалов современной цивилизации (Чтобы наметитьподход к решению, уместно провести параллель между линией эволюции человечестваи путем духовного совершенствования личности, когда за короткий период однойжизни ученик в восточной традиции или выбравший «узкий путь» монахна западе проходят процесс инициации от относительно стабильного состояниячерез душевные испытания, искушения и хаос к высшей ступени совершенства. Тысячелетниетрадиции подтверждают, что в момент инициаций, сильной неустойчивости нельзядоверяться рассудочным аргументам, они как правило, иллюзорны, основаны нанеконтролируемых импульсах и могут привести к психической травме и даже кразрушению личности, поэтому в каждой традиции существуют свои приемы фиксации,ограничения вариабельности мышления. Единственной опорой и путеводным лучом вэти периоды служат дополнительные к рациональным нравственные критерии, текорни и вечные ценности, ядро которых универсально во всех мировых религиях.Экстраполируя эти механизмы на общество в целом, позволим себе заключить, чтооптимизировать выход из кризиса можно, уравновешивая, синтезируя рациональную игуманитарную компоненты культуры. К аналогии между компенсаторными,антиэнтропйными механизмами высокоразвитых интеллектуальных систем и моральюприводит и более подробный анализ. Так, кризис техногенного общества конца ХХвека мог бы уже закончиться планетарной ядерной катастрофой, не появисьнравственный мотив в политике 80-х, и теперь есть шанс на относительно мягкоепрохождение кризиса. Сегодня становится очевидной необходимость привнесения всферу науки нравственных, этических и даже эстетических категорий, стольхарактерных для древних традиций Запада и Востока в опыте единения человека сприродой и космосом. А гуманитариям следовало бы перенять обыкновение ученых неотвергать, а переосмысливать ряд наколенных ранее истин, попытаться объяснитьзаконы гармонии на языке более универсальном, чем языксубьективно-эмоциональных переживаний. Таким образом, мы приходим кнеобходимости формирования, с учетом знаний современной науки, целостноговидения мира, свойственного нашим предкам. Синтез мудрости древних цивилизаций,гуманитарных и естественных наук — это путь к новому пониманию природы,человека и общества. В последние десятилетия такой синтез начался спонтанно всилу логики развития самой науки, интеграции ее дисциплин, рассмотрения всеболее сложных систем в физике, химии, биологии, приближающихся по сложностиповедения к живым организмам или их сообществам, моделирующим, как оказалось,также социальные и психологические феномены. Кроме того, сейчас осознанапринципиальная неустранимость роли человека как наблюдателя и интерпретатор — эксперимента, т.е. актуален лишь целостный подход: природа +человек. Этонаправление науки о сложном — синергетика, — опирающееся на современныематематические методы и являющееся далеко идущим обобщениием дарвинизма, посуществу, может быть названо «эволюционным естествознанием» в широкомсмысле. От Бытия к Становлению — вот, следуя Илье Пригожину, ориентация новойнаучной парадигмы, в контексте которой акцент переносится с изученияинвариантов системы, положений равновесия, на изучение состоянийнеустойчивости, механизмов возникновения нового, рождения и перестройкиструктур, самоорганизации. Например, возникает возможность универсальнымобразом описывать явления самоорганизации, проясняется значение открытостисистем, роль случайности и конструктивная роль хаоса, природа катастрофическихреволюционных изменений в системе, механизмы альтернативного — исторического ееразвития и т.д… Замечательно, Что все эти понятия, до недавнего времени бывшиеисключительно в арсенале гуманитарного образа мышления, теперь приобретаютиное, более глубокое звучание. Теперь можно говорить о возникновении некоего,более чем метафорического, единого метаязыка естественника и гуманитария.Намечаются понимание и встречное движение двух культур, возврат к единству нановом уровне осознания мира. Этот процесс надо сознательно развивать, чтоприведет не только к примирению, но и взаимообогащению двух культур, так какодна представляет рациональный способ постижения мира, другая — диалектическидополнительный — интуитивный, ассоциативно-образный. Диалектическое единствозаключается в том, что ни одна из культур не самодостаточна и, согласнознаменитой теореме Курта Геделя о неполноте, рано или поздно не сможетразвиваться без привлечения методов другой, вырождаясь иначе в застывшую догму,либо в хаос абсурда. Итак, смена парадигмы, происходящая в науке, переход от ньютоновскойк эволюционной, синергетической парадигме сейчас резонирует с потребностямикультуры человечества в целом. Проблемы социума в большой степени связаны сукоренившимся линейным, детерминистским подходом к природе и технике, которыйбыл перенесен на общество и способствовал развитию позитивизма, потребительскойидеологии, неумению предвидеть экологические и цивилизационные кризисы. В этойсвязи важной задачей является создание новых курсов преподаванияестествознания, способных изменить официальную идеологию, дать один из ключей кпониманию механизмов потрясений в обществе, столь неустойчивом и бурноменяющемся в конце ХХ века, сформировать адекватный менталитет социума. Этодолжны быть курсы, не представляющие собой механическое соединение традиционныхкурсов физики, химии, биологии и экологии, но являющиеся продуктоммеждисциплинарного синтеза на основе комплексного историко-философского, культурологическогои эволюционно-синергетического подходов к современному естествознанию. Егопреподавание стало возможным на основе применения новой парадигмы, способнойобъединить естественнонаучную и гуманитарную компоненты культуры, и осознаниюуниверсальной роли метаязыка, синтезирующего фундаментальные законыестествознания, философии и синергетики.
ИСКУШЕНИЕ СИНЕРГЕТИКОЙ:ЧТО ДЕЛАТЬ?
Итак, сегодня какникогда нужен целостный трансдисциплинарный взгляд на мир, причем на уровнесознания большинства граждан, иначе в обществе не возникнет когерентногопонимания глобальных проблем и способов их решения. Да и откуда ему взяться,ведь социальный опыт передается системой образовательных институтов, которыеориентированы на стереотипы линейного стабильного развития в прошлом, а сегоднянеобходимо ввести превентивное обучение принципам жизни в неустойчивомнелинейном мире, где временные масштабы иллюзорны и человек должен научитьсяжить в динамическом хаосе, постигая его законы, законы самоорганизации. Длясмены образовательной стратегии отпущен лишь краткий миг истории — рубежтысячелетий, благо новая холистическая методология уже достаточно развита — этомеждисциплинарное направление науки — синергетика или теория самоорганизации.На наш взгляд естественно введение синергетики в образовательный процесс сразупо трем направлениям:
I — СИНЕРГЕТИКА ДЛЯОБРАЗОВАНИИ ( SYNERGETICS FOR ): интегративные курсы синергетики в средней ивысшей школе по завершении очередного цикла обучения — подготовительная,начальная, средняя школа, цикл фундаментальных дисциплин в высшей школе, циклспециальных дисциплин, аспирантура, факультеты переподготовки и повышенияквалификации учителей и преподавателей, адаптивные курсы и получение второгообразования людьми в зрелом возрасте. И начинать надо с создания учебнойлитературы и специальных потоков ФПК. Это путь спирального восхождения порубежам осознания целостности мира.
II — СИНЕРГЕТИКА ВОБРАЗОВАНИИ (SYNERGETICS IN): внедрение в частных дисциплинах материаловиллюстрирующих принципы синергетики — в каждой дисциплине, будь тоестественнонаучная или гуманитарная дисциплина, можно найти разделы изучающиепроцессы становления, возникновения нового, и здесь уместно наряду страдиционным использовать язык синергетики, позволяющий в дальнейшем создатьгоризонтальное поле междисциплинарного диалога, поле целостности науки икультуры.
III — СИНЕРГЕТИКАОБРАЗОВАНИЯ (SYNERGETICS OF): синергетичность самого процесса образования,становления личности и знания. Здесь в наибольшей степени сказываетсяантропный, постнеклассической характер синергетики, в процессах диалога иразвитии самореферентных систем. Высокие примеры педагогического мастерства иавторских методик и есть лучшие образцы приложения целостных синергетическихподходов, но сегодня проблема не в том, чтобы создать единую методику, а в том,чтобы научить педагога осознанно создавать свою, только ему присущую методику истиль, оставаясь на позициях науки о человеке. Сегодня идеи синергетики всешире поддерживаются научной и педагогической общественностью: в частности, врамках программы новой дисциплины «Естествознание» для гуманитариевво всех вузах России обязательно изучение большого (16 лекций) раздела«Синергетика», готовится ряд учебных пособий по синергетики и ееприложениям, создаются ФПК. В области синергетических методик обучения начатыактивные исследования в РАО и РАН, а в ряду наиболее эффективныхобразовательных синергетических технологий безусловный интерес вызывает«Автодидактика » В.А.Куринского.
1. МосковскийСинергетический Форум «Устойчивое развитие в изменяющемся мире».(Январь 1996).Тезисы. Программа. ИФ РАН, ИПМ РАН. 1996.
2. Буданов В.Г…Концепция естественнонаучного образования гуманитариев: эволюционно синергетическийподход. Высшее образование в России, N4, 1994.
3. Примерная программадисциплины «Современное естествознание» для гуманитарных направленийбакалавриата. ( Авторы: Буданов В.Г., Мелехова О.П., Суханов А.Д., подредакцией академика Степина В.С.) Гос. Ком. Вуз. России, Москва, февраль1995..
4. КуринскийВ.А..«Автодидактика», Автодидакт, Москва 1994.
В заключении приведемпоследний синергетический раздел программы курса «Современноеестествознание» для гуманитариев. Его структура, на наш взгляд, приопределенной адаптации формы и наполнения содержания, может быть взята заоснову интегративных курсов синергетики в высшей и средней школе, и уже естьопыт такого прочтения.
Самоорганизацияв физико-химических системах: рождение сложного
Основное, чемзанимается наука, это эксперимент, так что давайте оглянемся и составимнекоторое представление об общности и важности сложных явлений.
То очарование, котороевсе мы испытываем от биологии, ответственно за несколько расплывчатоеотождествление сложности с жизнью в нашем сознании. Хотя это и удивительно, ноименно эти представления будут разрушены первыми в нашей погоне за пониманиемсложного. В самом деле, с 60-х годов мы были свидетелями революционных достижений,как в математике, так и в физике, что ставит в особое положение работу типаописания природы. Бывшие в течение многих лет параллельными пути развитиятермодинамической теории необратимых явлений, теории динамических систем иклассической механики, в конце концов, сошлись. Это убедительно доказывает, чтобрешь между «простым» и «сложным», между «упорядоченностью»и «разупорядоченностью» гораздо уже, чем думалось раньше. Какизвестно, простые примеры из вузовской программы по механике не могутпродемонстрировать сложного поведения. Маятник, к которому приложенапериодическая возмущающая сила, на границе между вибрацией и вращением приводитк богатому разнообразию типов движения, включая возможность случайныхквазитурбулентных отклонений от равновесного положения. В таких обычныхсистемах, как слой жидкости или смесь химических продуктов, при определенныхусловиях могут возникать макроскопические явления самоорганизации в видеритмически изменяющихся во времени пространственных картин. Короче, ясно, чтосложность присуща не только биологии. Она вторгается в физические науки, и,похоже, что ее корни уходят глубоко в законы природы.
В результате этихоткрытий интерес к макроскопической физике, т. е. физике явлений, протекающих впривычных нам масштабах, возрастает чрезвычайно.
СИНЕРГЕТИКАИ НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЦЕССУ ОБУЧЕНИЯ
Е.Н.Князева, С.П. Курдюмов
1. Почему синергетикаимеет особое значение для образования?
Междисциплинарностьсинергетики. Новое направление научных исследований — синергетика — имеетособый статус. Она междисциплинарна, ибо ориентирована на то, чтобы выявитьзаконы самоорганизации и коэволюции сложных систем любой природы, независимо отконкретной природы составляющих их элементов'. Этим определяется, прежде всего,специфическая роль синергетики в системе образования. Синергетическиеисследовательские программы в последнее время выходят далеко за пределыестественнонаучного знания, тех областей математической физики, физики лазеров,физики плазмы и физической химии, в которых были разработаны базовыесинергетические модели. Синергетика плодотворно применяется к исследованию человека,человеческой культуры и общества, в таких областях как нейробиология инейроиммунология, когнитивная психология и психология восприятия, психиатрия ипсихотерапия, различные области медицины, экономика и социология, науковедениеи культурология.
Наряду с термином«Междисциплинарность» для характеристики новой теории самоорганизациии сложности используются также термины «трансдисциплинарность» и«мультидисциплинарность». Эти понятия близки друг к другу, хотя иимеют некоторые отличия.
«Трансдисциплинарность»характеризует такие исследования, которые идут «через» и «сквозь»различные дисциплины и выходят „за пределы“ конкретных дисциплин. Тоесть исследования выходят на более высокий уровень, некий мета-уровень, которыйнезависим от той или иной конкретной дисциплины. Этот термин используетсяглавным образом французскими научными центрами по исследованию сложных систем.»Междисциплинарность" же означает, прежде всего, перенос методовисследования и используемых моделей из одной научной дисциплины в другую. А«мультидисциплинарность» является характеристикой такогоисследования, когда предмет изучается одновременно несколькими научнымидисциплинами. Возможно, целесообразнее говорить о «трансдисциплинарныйстратегиях» и «междисциплинарных исследованиях», ибо«трансдисциплинарность» означает отправные пункты поисковой работы инаправленность исследований, тогда как «Междисциплинарность»показывает основное содержание исследования.
Синтетическая функциясинергетики
Благодаря своеймеждисциплинарности синергетика ведет к новому конструктивному диалогу междуспециалистами в различных научных дисциплинах. Синергетика делает шаги внаправлении синтеза естественнонаучных и гуманитарных наук.
Синтетическая функциясинергетики не ограничивается наведением мостов между науками о природе инауками о человеке и культуре. На базе синергетического видения мира стоитисследовать следующие направления возможного синтеза:
* восточное(холистическое, синтетическое) и западное (аналитическое) видение мира;
* основаниянауки (строгие модели, математические теоремы, физические механизмы явлений) иих приложения (включая наиболее отдаленные приложения синергетики к социальными человекомерным системам);
* дескриптивныеи нормативные аспекты науки, знания и ценности, «единицы информации»и ценность этой информации для человеческой активности, например, описаниеспектров структур-аттракторов, путей эволюции сложных систем и возможностей человеческоговыбора, связанного с определенными ценностями, предпочтениями человека;
* наука (новаянаука о сложности, нелинейности и хаосе) и культура, искусство, философия;синергетические знания и образы культуры, в том числе философские идеи,резонирующие с синергетикой; строгие модели эволюции и средства визуальнойрепрезентации паттернов эволюции и самоорганизации сложных систем.
Синергетика какстратегия исследования.
Синергетическое знание,будучи обращенным к решению новых научных проблем, становится методом поисковойдеятельности. Речь идет о методологической и эвристической функцияхсинергетики. Если установлены общие законы самоорганизации и нелинейногосинтеза сложных систем и формообразований природы, то на основе этого знанияможно строить ожидания и прогнозы о характере протекания процессов структурообразованияи эволюции структур в исследуемых областях природной и человеческойреальности. Декарт, освободитель чистого духа, впервые ввел идею метода какпорядка в развертывании наших мыслей. Синергетика, взятая как метод, становитсяинструментом поисковой деятельности. Она может подсказать, как сделать висследовании следующий шаг. Она есть savoir faire исследователя.
Синергетика выходитдалеко за пределы узкоспециальных применений общих теоретических моделейсложного поведения. Осуществляется переход от синергетики процессов в плазме к синергетическомуосмыслению социальной реальности, когнитивной и творческой деятельностичеловека, к синергетике жизни. Там, где пока недоступна математизация,синергетика применяется в качественном виде. В таком случае она выступает какфеноменологическая синергетика.
Синергетика иисследование будущего.
Синергетика имеет футурологическое измерение. Синергетическая теория может быть использована какновый методологический базис для исследования будущего, для глобальногомоделирования и построения сценариев развития.
Существует и инаясторона связи синергетики с будущим. Будущее общества во многом определяетсясистемой образования и воспитания подрастающего поколения. Образование,построенное на принципах синергетики, наиболее эффективно, и отвечаетпотребностям всестороннего раскрытия способностей личности и способамнепрерывного самообразования.
Синергетика как метод исодержание образования.
Таким образом, рольсинергетики в образовании двояка. Речь может идти о синергетических подходах к образованию,синергетических способах организации процесса обучения и воспитания, а также обобразовании через синергетику, путем передачи и распространения синергетическихзнаний. В первом случае синергетика выступает как метод образования, а вовтором — как его содержание.
2. Синергетическиеметоды образования
Самообразование.Самоорганизация — одно из ключевых понятий синергетики. В аспекте образованияэто означает самообразование.
Лучшее управление — этосамоуправление. Еще даосисты говорили, что хорош тот правитель, которыйуправляет как можно меньше. Переформулируя эту мудрость Востока, можно сказать,что хорош тот учитель, который учит, вернее поучает, как можно меньше. Главное- не передача знаний (всего передать невозможно!), но овладение способамипополнения знаний и быстрой ориентации в разветвленной системе знания,способами самообразования. А в передаче этого know how может помочь учитель. Нелинейный диалог. Парадигма самоорганизации, или синергетическая парадигма,влечет за собой новый диалог человека с природой. Она приводит также к новомудиалогу человека с самим собой и с другими людьми. Нелинейная ситуация,ситуация бифуркации путей эволюции или состояние неустойчивости нелинейнойсреды, ее чувствительности к малым воздействиям, связана с неопределенностью ивозможностью выбора. Осуществляя выбор дальнейшего пути, субъект ориентируетсяна один из собственных путей эволюции сложной системы, с которой он имеет дело,а также на свои ценностные предпочтения. Он выбирает наиболее благоприятный длясебя путь, который в то же время является одним из спектра путей, определяемых внутреннимисвойствами этой сложной системы, т.е. одним из реализуемых в ней путей.Синергетику поэтому можно рассматривать как оптимистический способ овладениянелинейной ситуацией. С синергетической точки зрения процедура обучения,способ связи обучающего и обучаемого, учителя и ученика может быть представленаследующим образом. Это — не перекладывание знаний из одной головы в другую, непросвещение и не преподнесение готовых истин. Это — нелинейная ситуацияоткрытого диалога, прямой и обратной m связи, солидаристическогообразовательного приключения, попадания — в результате разрешения проблемныхситуаций — в один и тот же, самосогласованный темпомир. Последнее означает, чтоблагодаря совместной активности в такого рода ситуации учитель и ученикначинают функционировать с одной скоростью, жить в одном темпе. Пробуждающееобучение. Главная проблема заключается в том, как управлять, не управляя, какмалым резонансным воздействием подтолкнуть систему на один из собственных иблагоприятных для человека путей развития, как обеспечить самоуправляемое исамоподдерживаемое развитие. Проблема также в том, как преодолевать хаос(неорганизованные и спонтанные устремления обучаемого), его не преодолевая, аделая творческим, превращая его в поле, рождающее искры инноваций.Синергетический подход к образованию заключается в стимулирующем, илипробуждающем образовании, образовании как открытии себя или сотрудничестве ссамим собой и с другими людьми.
По-видимому, существуютопределенные конфигурации ситуаций познания, обучения или жизни. Чтобыдействовать наиболее эффективно, надо действовать в нужное время и в нужномместе. Речь идет о так называемых резонансных, топологически правильныхвоздействиях. Результаты их могут быть весьма неожиданными и многообещающими. Обучениекак адаптивная модификация. С точки зрения эволюционной эпистемологии, котораяиспользует эволюционные, в том числе и современные нелинейные, синергетическиемодели для понимания процессов познания, творчества, а также приобретениянового знания в процессе обучения, обучение предстает как «адаптивная модификация»(К.Лоренц 1965) генетически врожденного поведения. Сама возможность обученияозначает существенное преимущество человеческого существа в достижении того,для чего в ходе обычной дарвиновской эволюции потребовалось бы тысячелетия неопределенныхмутационных изменений. Культурная эволюция, в противоположность историческомуразвитию биологических видов, является ламаркианской по своему характеру, т.е.выражаясь на биологическом языке, приобретенные индивидом в течение его жизниизменения, его знания и накопленный опыт, наследуются, передаются следующимпоколениям. Обучение имеет резонансную природу: осуществляется ускоренныйпереход к новым, модифицированным структурам знания и поведения. Грубо говоря,происходит «штамповка», матричная передача целостных образцов знания,что составляет основу для последующих творческих изысканий индивидуальногоразума. Обучение как фазовый переход. В результате процесса обучения глубокоперестраивается личность обучающегося. С синергетической точки зрения, какпоказывает Скотт Келсо, обучение протекает как «специфическоевидоизменение уже существующих паттернов поведения в направлении той задачи,которую предстоит решить. Хотя мы не знаем точно, что происходит в мозгучеловека, но есть определенные основания предполагать, что обучение не толькоусиливает следы памяти и уже существующие синоптические связи, но и радикальноперестраивает всю конфигурацию структуры-аттрактора. „Изучаемый паттернмодифицирует внутреннюю динамику. Обучение является процессом, в результатекоторого паттерн попадает в память. Мы говорим, что паттерн поведенияусваивается в той степени, в которой внутренняя динамика изменяется внаправлении паттерна, который предстоит изучить. Когда процесс обучениязавершен, отпечатавшийся в памяти паттерн определяет аттрактор, стабильноесостояние (теперь модифицированной) динамики паттерна“.
Длительный процессобучения или самообразования, творческой работы вообще связан с целой сериейсобытий качественной перестройки аттракторов, своего рода фазовых переходов.Человек становится иным. Развивая основы диалогического мышления и способажизни, немецкий философ экзистенциального направления Мартин Бубер совершенно сдругой стороны приходит к аналогичному выводу:
»Связь естьвзаимность. Мое Ты воздействует на меня, также как и я оказываю воздействие нанего. Наши ученики влияют на нас, наши работы строят нас. Гештальт — образование.Открывая принципы сборки сложного из простого, синергетика строит новый холизм.Синергетический подход к человеку — это холистический подход. Если речь идет обобразовании, то это гештальтобразование. Процесс обучения, связь обучающего иобучаемого, предстает как их «синергетическое приключение». прикотором в самом обучаемом обнаруживаются скрытые потенции. установки(структуры-аттракторы) на перспективные тенденции собственного развития.
'Тештальт"означает в переводе с немецкого «паттерн» или«конфигурация». Гештальтпсихологи полагают, что восприятие образа неможет быть разбито на примитивные ощущения, возникающие от частей этого образа.Восприятие образа возникает в целом, и оно неделимо. Следуя этой традиции,гештальтобразование можно истолковать как передачу целостных блоков информации,качественную смену схем паттернов мышления, а также как перестройку самойконфигурации ситуации обучения. Научиться мыслить синергетически — значитнаучить мыслить нелинейно, мыслить в альтернативах, предполагая возможностьсмены темпа развертывания событий и качественной ломки, фазовых переходов всложных системах.
3. Возврат квизуальному мышлению
Новые синергетическиезнания и новые подходы к образованию требуют иных, отвечающих уровнюсегодняшнего дня способов передачи и распространения этих знаний. Прежде всегопредставляется целесообразным всесторонне разрабатывать средства визуализации синергетическихзнаний на компьютерах. А для этого необходимо перевести основные понятия ипредставления синергетики на язык образов мировой культуры, соотнести их сфилософскими воззрениями, с символикой мифологии и религии. Известно, что учеловеческих существ именно зрительный канал является наиболее мощным ввосприятии и переработке поступающей информации. Более половины нейронов корыголовного мозга человека связаны с обработкой визуальной информации. Поэтомунаиболее эффективны такие способы передачи знаний, как «текст 4-образ», формула + визуализация описываемого ею хода процесса".
В этой связи стоитнапомнить, что первобытное, архаическое мышление было по преимуществу образным,если можно так выразиться «правополушарным». Это было мышление впредставлениях и символических образах. Дальнейший многотысячелетний ходэволюции культуры и науки, в особенности западной, привел к всестороннемуразвитию логических, аналитических, вербальных средств обработки информации ипрезентации знаний, основанных на логико-понятийном, «левополушарном»мышлении. При этом наглядность и образность архаического мышления была вомногом утрачена. Существовала даже склонность специально изгонять наглядность,якобы, мешавшую пониманию абстрактно-теоретических результатов фундаментальныхнаучных исследований. Такого рода тенденция наблюдалась, например, при переходеот геометрических к алгебраическим доказательствам, а также во время разработкиквантово-механической теории.
В результате нынешнегобурного развития математического моделирования, вычислительного (накомпьютерах) эксперимента, компьютерной графики открываются возможности для новогосинтеза, синтеза видео, аудио, текстуальных и формализовано-математическихсредств передачи научной информации, а стало быть, для одновременногоиспользования преимуществ и «левополушарного» (логико-понятийного), и«правополушарного» (наглядно-образного) мышления. Прорыв к новомуосуществляется путем возврата к старому. Образное мышление древних возрождаетсяна новой основе. Способности продуктивного воображения и творческой интуицииполучают новые импульсы для развития благодаря погружению человека в виртуальныереальности, моделируемые компьютером. Не случайно в наши дни наряду сгипертекстами электронных пособий необычайно широким спросом начинаютпользоваться визуальные энциклопедии с фото и картинками даже для взрослых.
Через синергетикуоказывается возможным соединение двух взаимодополнительных способов постижениямира -постижение через образ и через число. Синергетика позволяет сблизить Востоки Запад, восточное, нагляднообразное, интуитивное восприятие мира и западное,логико-вербальное.
4. Синергетика какспособ интеграции естественнонаучного и гуманитарного образования
На основе синергетикивозможно также сближение гуманитарного и естественнонаучного образования. Гуманитарное образование все более математизируется. Использование компьютерныхпрограмм, визуализирующих синергетические знания, -это реальный путь длягуманитариев усвоить глубоко содержательные понятия и идеи, получаемые на самомпередовом крае математической и физической наук, вовлечения в оборот своего мышленияважных мировоззренческих следствий и выводов из сложныханалитико-математических расчетов и математического моделирования процессовобразования и эволюции сложных структур в нелинейных средах.
Для специализирующихсяв области естествознания — это способ повышения их общей культуры мышления,расширения их культурологического образования.
5. Обучающиекомпьютерные программы по синергетике
Разработка обучающихкомпьютерных программ по синергетике началась в 1992 году в рамкахматематического факультета Российского открытого университета. Эта весьмаобъемная работа пока не завершена. В основе ее лежат результаты многолетнихисследований научной школы в Институте прикладной математики им. М.В.Келдыша иИнституте математического моделирования РАН. Математические модели (дифференциальныеуравнения типа теплопроводности, квазилинейные, с источником),визуализированные на экране компьютеров посредством графиков, несут в себеглубоко содержательные идеи, которые становятся доступными даже для невладеющих математическим аппаратом. Даже на обычном персональном компьютереможно воспроизводить реальные процессы эволюции, протекающие в открытыхнелинейных средах. И это открывает возможности для массового обучениясинергетике, синергетическому видению мира.
Посредствомиспользования компьютеров решается одна из важнейших задач образования — налаживание прочной обратной связи между обучающим и обучаемым, развитиедиалога между репрезентантом новых знаний и воспринимающим их субъектом, атакже расширение возможностей выбора изучаемого материала, свободное движение вучебном проблемном поле поиска. Открывается возможность решения задачи-передать не «знание что», а «знание как» «knowhow», т.е. включить у обучающегося внутренние механизмы переработки ипродуцирования новых знаний согласно усвоенным общим методам, моделям и схемам,зажечь внутренний огонь творчества в его душе.
Обучающая компьютернаяпрограмма в идеале должна строиться как некая увлекательная игра, как драмаидей, театр идей. За графическими образами, картинками, представляющими ходпроцессов в открытых нелинейных средах, скрываются сложные математические выкладки,многолетние исследовательские работы специалистов в этой области. А самикартинки оказываются доступными многим, даже незнакомым с математикой.
Перед обучающимися,пользователем компьютерного продукта ставятся некоторые вопросы, на которые онсамостоятельно пытается найти ответ. Далее осуществляется проверка и даетсяобъяснение, почему именно этот ответ является правильным.
Персональный компьютерстановится установкой, на которой можно воспроизводить реальные процессы,протекающие в открытых нелинейных средах. Пользователь получает возможностьэкспериментировать, «играть» ходом процессов и достигать понимания,почему процессы протекают так, а не иначе.
Чтобы в компьютерныйпродукт, обучающую дискету была заложена такого рода игра, чтобы ввести игровыеи диалоговые элементы в процесс взаимодействия человека и компьютера, нужносмоделировать на компьютере простейшие проявления человеческой личности. Ведьобраз психики творящего человека — это фактически образ постоянной игры ума,блуждания по мицелию возможных мыслительных ходов. Это -диалог между скептикоми догматиком, фантазером и реалистом, между выходящим далеко за пределы жесткоустановленного и осторожным, узкопрофессионально ориентированным специалистом. Этиролевые типажи живут в более или менее выраженной форме в каждом из нас. Азначит, обучающая дискета неизбежно несет на себе печать личности ее творца.Создатель обучающей дискеты доводит до потребителя свою собственную энергетику,аромат своей собственной души.
Компьютерная графика,будучи одним из современных способов синтеза науки и искусства, имеетнемаловажное дидактическое значение. Видеофильмы и обучающие компьютерныедискеты делают новейшие результаты научных исследований наглядными, легковоспринимаемыми и понимаемыми. Кроме того, они позволяют передавать информациюв максимально сжатой форме.
Возможна разработкасамых различных типов обучающих дискет по синергетике, разного информативногосодержания и разного дидактического уровня сложности. Возможны дискеты чистосправочного характера (руководства по новым методам аналитических расчетов иматематического моделирования), а также дискеты, инициирующие научный поиск,показывающие границы проведенных на сей день исследований и круг задач, которыееще предстоит решить. А каждый исследователь на своем собственном опыте знает,что правильная постановка проблемы, понимание направления поиска, видениеперспективных шагов исследований, часто даже важнее самой реализации этихшагов, решения проблемы.
Разработка и массовоераспространение нетрадиционных, образовательных средств, компьютерных программ,видеофильмов и обучающих дискет для визуализации новых представлений осамоорганизации и коэволюции в природных и социальных системах призванопривести к тому, что знание станет товаром, причем одним из наиболее ценных,социально-значимых. Ибо синергетические знания, как мы пытались здесь показать,-это не просто информация, но новый способ мышления и видения мира, способпродуцирования новых знаний, т.е. знание метода. Все это может принципиальноизменить социальный статус ученого. Ученый будет способен производить продукты,которые разойдутся миллионными тиражами, быстро раскупятся, получат массовогопотребителя. Создание «золотой» дискеты по синергетике есть ключ комногим областям современного образования.
СИНЕРГЕТИКАИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЦЕННОСТИ
К.Х.Делокаров,Ф.Д.Демидов
Философия,«вписывая» открытия науки в «тело культуры», расширяет проблемноеи предметное поле человека. Это относится и к взаимоотношению философии и новойконцепции самоорганизации, которую разные авторы называют одни — синергетикой,другие — концепцией диссипативных структур, третьи — теорией катастроф.
Философия, уважая себяи неся ответственность за будущее, не может позволить ни снобистскоефилософствование без учета достижений науки, ни сведение своей функции к роликомментирования основных достижений научного знания.
При этом роль философиипо отношению к фундаментальным достижениям науки зависит от того, на какомэтапе развития науки находится осмысливаемая ею новая научная теория, ибо, какоднажды заметил А.Шопенгауэр научная истина в своем развитии проходит черезфазы. В первой фазе она просто отвергается как абсурд. Во второй фазе онапринимается как возможная гипотеза, которая была высказана уже давно. Натретьей стадии эту научную истину воспринимают уже как очевидную. Синергетикауже прошла первый этап. Прошли времена, когда, например, работа Б.П.Белоусова,ставшая классической и вошла в науку как реакция Белоусова-Жаботинского,относящаяся к началу 50-х годов, долгое время не публиковалась, посколькуподобное «теоретически было невозможно». Видимо, сегодня мы находимсяв процессе перехода из второй фазы в третью.
Для того чтобыопределить насколько основательны методологические и мировоззренческиепретензии новой области знания, рассмотрим эволюцию научной картины мира смомента возникновения первой фундаментальной научной теории — классическоймеханики. Научная картина мира — результат взаимодействия философии и фундаментальныхестественнонаучных достижений в новоевропейской и мировой культуре с моментавозникновения механики, ставшей ядром первой научной картины мира. Итак, послевыхода в свет эпохальной работы И.Ньютона
«Математическиеначала натуральной философии»
В 1687 году начинаетсяновый этап во взаимоотношении философии и науки. Именно с этого времениначинается движение знания — мысли не только от философии к конкретно научнымпредставлениям, но и, наоборот, классическая механика становится источникомновых философских размышлений. Начиная с осмысления классической механики иэкстраполяции ее идей в другие сферы, формируется новый методологическийинструмент, — научная картина мира, — служивший мостом, соединяющим общее ичастное, научные и философские представления. Таким образом, появляется перваямеханическая (классическая) картина мира, ядром которого выступали базовые идеиклассической, ньютоновской механики, с механической причинностью, абсолютнымпространством и временем и абсолютным движением. Категориальной сеткой,объединяющей различные механические представления о мире, были понятияпространство, время, сила и движение. Механическая картина мира служилакультуре верой и правдой почти двести лет.
Классическая картинамира была онтологизирована. В ней, по мнению тех ученых и философов, которые еесоздавали, не было ничего субъективного. Она отражала объективную реальностьтакой какой она есть. В ней действует строго однозначная связь между причиной иследствием. Поэтому в ней прошлое однозначно определяет настоящее, а настоящее- будущее. Эта связь часто называют лапласовским детерминизмом.
Прежде чем перейти кследующей неклассической (релятивистской, а затем и к квантовомеханической)картине мира, сделаем несколько замечаний относительно сути научной картинымира.
Научная картина мира — синтетическое образование, соединяющее на базе наиболее фундаментальной научнойтеории, многообразные гипотезы и идеи в самых различных областях знания. Вотличие от научной теории научная картина мира говорит не о какой-то конкретнойобласти знания, но о мире в целом. Естественно в процессе такого,«синтезирования» разнородных учений и экстраполяции идей наиболееразвитой научной теории на другие области нехватающие знания заполняютсясоответствующими гипотезами. Поэтому научная картина мира — это картинасвоеобразно соединяющая объективное и субъективное. Она стремится статьсистемой знаний о мире и создает целостную картину на базе наиболее развитойтеории.
Неклассическая научнаякартина существенно изменила прежние представления о мире, поскольку приняла заоснование результаты релятивистской и квантовой механики. Тем самым измениласьонтология мира. Пришел в движение весь категориальный аппарат науки. Изменилсястиль мышления, цель научного знания. Из словаря науки были элиминированыпрежние абсолюты — абсолютное пространство движения, абсолютная масса,абсолютный лапласовский детерминизм.
Тем самым былапересмотрена онтология мира, поскольку изменилось представление о реальности,причинности, закономерности, цели познания. Она стала включать в себя не толькоактуально данное, но и потенциально возможное. Субъект стал возвращаться втеорию. Вероятность стала законной частью науки, а не результатом незнания. Статистическиезаконы стали формой описания микропроцессов. Тем самым радикально былипересмотрены основания классической картинны мира и на новой онтологии создананеклассическая картина мира, которая сложилась примерно в первой трети XX векаи господствовала до недавнего времени.
Начиная с 70-х гг.формируется постнеклассическая картина мира, ядром которого выступают ряднетрадиционных представлений, получивших название «синергетика» унемецкого ученого Германа Хакена из Штутгарта, теория диссипативных структур уИльи Пригожина (Брюссельская школа), теория катастроф у французского математикаТома Рене.
При этом указанныенаправления не исключают, а взаимодополняют друг друга, делая акцент на те илииные идеи. Так, И.Пригожий анализирует процессы образования упорядоченныхструктур из хаоса (его широко известная популярная работа так и называется«Порядок из хаоса»), с точки зрения энтропийных процессов — диссипации, тогда как Г.Хакен и его школа делают акцент на негэнтропию — порядок.
Принципиально важноподчеркнуть, что синергетику или новую концепцию самоорганизации, нельзяотнести ни к естественным, ни к общественным, ни к гуманитарным наукам в ихтрадиционном смысле. Это междисциплинарное направление исследования образованияупорядоченных структур из хаоса. По мнению Ю.Л.Климонтовича, синергетика — этоне новая наука, но новое объединяющее направление в науке. Цель синергетики — выявление общих идей, общих методов и общих закономерностей в самых разныхобластях естествознания и социологии.
Таким образом, новоенаучное направление, которое стремится статья ядром постнеклассической научнойкартины мира, продолжает сложившуюся в культуре традицию, предлагая в очереднойраз пересмотреть онтологию мира и построить на новой основе постнеклассическую картинумира. Синергетика, утверждая всеобщность нелинейности, заставляет задуматься,критически пересмотреть сложившуюся линейную модель знания, линейную модельпрогресса, в том числе и социального прогресса. Если законы синергетики носятглобальный характер, то не следует ли пересмотреть роль принципа соответствия вструктуре познания и вообще кумулятивистскую модель познавательного процесса?!Некоторые авторы, например, авторы учебного пособия для студентов и аспирантов«Концепции самоорганизации: становление нового образа научногомышления», изданного в 1994 г. считают, что широко распространенная модельразвития познания: классическая, неклассическая и постнеклассическая этапыразвития науки, защищаемая В.С.Степиным и рядом других известных исследователей,ошибочна, поскольку сама того не замечая, следует старой досинергетическойлинейной парадигме. По мнению этих авторов в науке нет такого порядка, которыйисследователи post factum устанавливают, в ней больше беспорядка, чем этопредставляется сторонникам линейного мышления. В этой связи интересно, чтоспорят не только о сути новой концепции самоорганизации, но и о ее названии. Иэто не случайно. Так было всегда. Достаточно вспомнить споры о сути и названиитеории относительности, также дискуссии по философским проблемам волновой иликвантовой механики. Споры о названии новых фундаментальных теорий связаны стем, что зачастую за тем или иным названием кроется соответствующеесодержание. Все это свидетельствует о том, что предмет новой науки находится вдвижении и философия может принять участие и действительно принимает участие вопределении ее сути, возможностей и границ, размышляя над смыслом новых идей.
Синергетика, независимоот ее будущего, уже привела к расширению наших знаний о мире и даже нашихнезнаний. Ведь имеет смысл различать не только разные типы знания, но и разныетипы незнания. Одно дело, когда мы не знаем, что чего-то не знаем, и совсемдругое, когда мы знаем, что чего-то не знаем. Первое не волнует нас, человек иобщество воспринимают подобное незнание как должное, тогда как второй типнезнания мобилизует исследователей на поиски причин того, что мы не знаем.Поэтому процесс движения мысли к истине не столь прост, как мы недавнополагали, думая, что исследование — суть движения от незнания через гипотезу кзнанию. В действительности движение к истине предполагает осознание незнаниячего-то, после которого незнание становится объектом изучения.
В чемфилософско-методологическое значение синергетического подхода? На чтопретендует новое научное направление?
Во-первых, синергетиканаправляет свое внимание, по словам И.Пригожина, не на существующее, а навозникающее. Ей интересны моменты возникновения из хаоса порядка, для этого онаисследует несколько типов хаоса (равновесный хаос, динамический хаос(неравномерный, турбулентный) и статистический хаос и специально вводит термин«бифуркация» как точку ветвления, когда открываются нескольковозможных путей развития и нет ничего предопределенного. Тем самым усиливаетсяотход от классической модели бытия, поскольку неклассическая картина тожесуживает границы классического детерминизма, но оставляет возможность действиястатистических законов. Постнеклассическая наука, опираясь на результатысинергетики, теории диссипативных структур суживает еще больше действиестатистических законов, поскольку по ее мнению, в нестабильном, неравновесномсостоянии «малые воздействия могут привести к большим следствиям».Это принципиальное значительной методологической значимости положение, ибо мир теряетнекий выделенный центр. Оказывается, что в мире нет тех универсальных законов,которые делали возможным его познание в неклассическом смысле. Ведь именноуниверсальность причинно-следственных связей служила ведущим представителямэпохи Просвещения онтологическим основанием возможности победы разума,всеобщности рациональности. Теперь подобные суждения ставятся под вопрос. Итак,идея о том, что мир не имеет центра и в мире нет единых универсальных причинныхцепей, связывающих все сущее — претендует на радикальную переоценку ценностейне только в науке, но и в области философии.
Во-вторых, синергетикасмотрит на мир из «другой системы координат», чем предшествующаянаука, поскольку она принимает за исходное нестабильность, неравновесность,нелинейность, тогда как линейность, стабильность, равновесность оказываютсямоментами этой нестабильности и неравномерности. Тем самым категориальнаясетка, с позиций которой видится мир в новой постнеклассической парадигме.принципиально иная, поскольку ее базовыми исходными понятиями выступают такиекатегории, как нелинейность, самоорганизация, открытость, сложность,бифуркация, когерентность, аттрактор, хаос, случайность и другие. Уже одноперечисление базовых, системообразующих понятий данной научной областисвидетельствует о ее принципиальном отличии не только от классической картинымира, но и неклассической. Вот почему новая междисциплинарная сфера науки сталасразу оказывать влияние на философию, в частности, на философиюпостмодернизма.
При этом важноопределить концептуальное содержание хотя бы нескольких наиболее важных сметодологической точки зрения категорий, чтобы представить себе контуры новогонаучного направления. Например, традиционно хаос считался чем-то лежащим запределами науки, играл лишь роль первоначала в греческой философии. В новойпостнеклассической синергетической картине хаос означает неструктурированностьбытия, и потому хаос не подчиняется детерминистическим законам. Согласносинергетике, мир имеет всегда определенные структуры, упорядоченные тем илииным образом. Нет абсолютной бесструктурности и абсолютного беспорядка. Естьструктура и упорядоченные формы, не укладывающиеся в известной науке моделиописания. Структуры зарождаются, эволюционируют, претерпевая самые разныекатаклизмы и трансформации и они могут быть вписаны с помощью«законов» хаоса, если хаос разделить на различные типы: равновесный,неравновесный (динамический) и статистический. Тем самым хаос становитсяпредметом изучения науки и осмысливается философией.
Далее, принципиальным длявсей новой системы размышлений выступает категория самоорганизации, под которойпонимается способность тех или иных систем к саморазвитию, самозарождению,используя при этом не только и не столько приток энергии, информации, веществаизвне, сколько пользуясь возможностями, заложенными внутри системы.
Принципиально важно длясинергетики то обстоятельство, что она имеет дело не только с нелинейными,нестабильными системами, но и с тем, что она рассматривает сложные,эволюционирующие и открытые системы. Таковы общество, различные его подсистемы,система «человек-природа», рост народонаселения и т.д. и т.п. Приэтом открытыми называются системы, которые обмениваются с внешним миромвеществом, энергией и информацией.
Не менее интересны иметодологически значимы и другие базовые категории синергетики, но иприведенные положения достаточно ясно показывают, что новая синергетическаяконцепция вводит новую онтологию, новую категориальную сетку для изученияпроцессов находящихся в состоянии нестабильности, неравновесности и вдали отравновесия. Все эти утверждения имеют принципиальное значение для философии иметодологии науки. Концептуально важно, что в новой системе хаос, случайность,дезорганизация и т.д. не разрушительны, а в ряде случаев могут быть созидательными,конструктивными. Вот почему актуализируется задача: научить жить человека всостоянии неопределенности, нестабильности, хаоса, показав ему, что и хаос, инеопределенность и нестабильность можно использовать конструктивно для решениятех или иных задач. Ведь многие явления социальной жизни, например,формирование общественного мнения, сложные экономические процессы в периодкризисов, распространение научной информации и т.д. носят нелинейный характер иподчиняются законам самоорганизации. Все это доказывает обоснованность интересафилософских систем к новым достижениям научной мысли и ставит сложные задачиперед образованием.
Синергетика, хочет онаэтого или нет, но если иметь в виду ее смысловую интенцию, то она стремитсяпересмотреть онтологию бытия, делает значительный, еще больший шаг ввозвращении субъекта в мир теории, нежели квантовая механика, поскольку субъектучаствует в формировании объекта исследования. Объекты согласно синергетикедолжны стать человекоразмерными. И в этом чрезвычайно важном для философииположении синергетика продолжает и углубляет начатую неклассической наукойтрадицию, особенно квантовой механикой со своим принципом, дополнительности,традицию возвращения субъекта в мир теории. Тем самым усложняется вопрос окритериях реальности затрудняется решение проблемы демаркации между реальным ивымышленным. Не случайно встает проблема полионтологичности бытия.
Между тем на этом путивстают сложные философско-методологические вопросы. Ведь ценность науки и вопределенном отношении философии, проистекают из того, что они формулируютнекие общеобязательные, интерсубъективные, асоциальные положения. Такимобразом, встает вопрос о социокультурной ценности самого направления развитиямысли, которая стремится уйти от общеобязательности, интерсубъективности иасоциальное.
В этой связи перваяпроблема, актуализируемая синергетической концепцией, — отношение к прошлому,тем достижениям научного знания, которые исходили из всеобщности линейности,порядка и стабильности. Вторая не менее сложная проблема, имеющаяфилософско-мировоззренческий характер, — культурные последствия деонтологизациизнания, усиления участия субъекта в формировании познаваемого объекта. Ситуацияосложняется тем, что подобное расширение роли субъекта может быть интерпретированокак отрицание реальности объекта. Не случайно некоторые видные постмодернисты,например, Ж.-Ф.Лиотар, Ж.Делез и др. широко используют идеи синергетики.Последнее естественно, поскольку между децентрацией субъекта и деконструкциейтекста в постмодернизме и деонтологизацией объекта познания в синергетикеимеется не внешняя, а более органичная, содержательная связь.
В новых условияхнеобходимо научить человека жить в условиях неопределенности, сложности,открытости, в мире, где нет единого центра, который не только линейно нестремится ни к какому прогрессу, но возможно и никуда не стремится. Важнопонять, что определенность ищем мы, это мы хотим, чтобы мир был похож на нашдом, двери которого закрыты, это нам хочется, чтобы у мира был единый центр ичтобы он линейно развивался по пути прогресса. Но все наши субъективныепредпочтения ставятся под вопрос новой стратегической концепцией и потому намнужно готовить учеников к этому новому видению бытия. Подобная радикальнаяпереоценка ценностей, затрагивающая не только ценностно-мировоззренческиеустановки людей, но и сложившиеся психологические стереотипы, не может пройтибезболезненно. Но, видимо, подобная переоценка ценностей неизбежна.
СИНЕРГЕТИКА И ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
СОВРЕМЕННОСТИ
Суриков Я.Я.
Обсуждаетсядискуссионность ситуации с термином «синергетика». Обосновываетсясвоевременность появления данного направления исследований. Синергетикатрактуется как начало многовекового процесса синтеза различных наук. Применениесинергетических подходов к изучению сложнейшего объекта — биосферы — всочетании с современной термодинамикой позволяет глубже понять сутьсовременного глобального кризиса. Делается вывод, что выход из кризиса безучета законов термодинамики существенно затрудняется.
Термин«синергетика» привлекает внимание, как своих сторонников, так ипротивников. Раздаются голоса о возможности развития науки без использованияданного термина. Способствует ситуации несколько обстоятельств, из которыхможно выделить два. Действительно, много конкретных задач решается, и будетрешаться без понятий синергетики. Существеннее второе — отсутствие точногообщепринятого определения самого термина «синергетика». Но никакоготрагизма здесь нет, если учесть, что сравнительно молодое слово, обладая ярковыраженной междисциплинарностью, привлекает внимание специалистов из стольразличных наук, в которых и само слово «термин» понимается по-разномуи дается с различной степенью точности и размытости. Последовательное итерпеливое обсуждение вопроса, безусловно, приведет к уточнению понятия. Плодотворность синергетики видна каждому, кто знакомится с её достижениями.Сильное впечатление оставляют работы по синергетике искусства. Привлечениеточных естественнонаучных подходов и моделей позволяет существенно продвинутьсяв понимании закономерностей творческого мышления и функционированиячеловеческого мозга. Например, теория фазовых переходов в ферромагнетикахявляется важной аналогией для локального описания нейрофизиологических свойствмозговой деятельности человека. Математическая модель нейронной активностиобладает многими свойствами, характерными для ферромагнетиков.
Психология человека,казалось бы, далека от математики. Но и здесь все шире успешно используютсяматематические модели, основанные на физических, биофизических, эволюционных идругих аналогиях. Физической моделью распределения нейронной памяти можетслужить так называемое спиновое стекло — магнитное вещество с аморфнойнеупорядоченной структурой. Качественно свойства распределенной памяти можнопонять из энергетических представлений. Зависимость свободной энергии спиновогостекла как функции некоторой координаты в N-мерном пространстве конфигурацийимеет множество минимумов, а значит и возможных состояний. Система оказываетсяспособной создавать картины-образы, хранящие определенную информацию. Такаясистема способна распознавать вводимые извне образы по степени их близости кодной из записанных картин. Автор модели распределенной нейронной памятиХопфилд показал глубокую аналогию свойств такой физической модели со свойстваминейронной сети.
Много аргументов впользу синергетики можно найти и в сборнике «Синергетика» (изд. МГУ,1998). В работе О.П. Мелеховой показано, что эмбриогенез — это природнаясинергетическая модель, и основные понятия эмбриологии могут быть изложены втерминах синергетики. Е.Д. Никитин отмечает некоторые почвенно-синергетическиеположения. В частности, делается вывод, что большинство чернозема России вышлиза пределы порога своей устойчивости и оказались в критическом состоянии — вточке бифуркации. Убедительно и аргументировано отмечаются важнейшиеособенности самоорганизации Земли и Биосферы в работе О.П. Иванова. Не имеявозможности говорить обо всех особенностях, нельзя не согласиться с самойтрагичной — человечество действительно движется методом проб и ошибок, акорректировки всегда носили запаздывающий характер.
Соглашаясь с В.Г.Будановым, что объем и содержание синергетики взрывным образом расширяются,попытаемся понять этот феномен.
Человечество в процессепознания окружающего нас сложного мира двигалось по пути его анализа, чтопривело к созданию многих естественных и гуманитарных наук. На этом путичеловечество добилось больших успехов и решило множество актуальных проблем. Акакова главная цель науки? Мир един, все части, на которые мы его поделили прианализе, существуют только в единстве, а не порознь, поэтому наша главнаязадача -постигнуть его именно в единстве. Нам совершенно недостаточно знать, изчего состоит мир, нам необходимо знать, как все эти части взаимодействуют, кудамир движется и как развивается. Познание мира в его единстве, то есть во всейего сложности и многообразии позволяет следить за его динамикой и делатьпрогноз. Наука тогда становится наукой, когда она способна прогнозировать.
С этой точки зрениямноговековой процесс развития науки обладает существенным недостатком:гипертрофированное внимание уделялось анализу, а объединяющий все науки процесссинтеза практически не развивался. В результате человечество столкнулось ссерьезнейшими проблемами существования биосферы, что заставило в последниедесятилетия заняться и объединительным процессом.
Почему важнейшемупроцессу синтеза уделялось недостаточное внимание? Произошло это не случайно.Во-первых, задача небывалого синтеза всех наук, занимающихся, например,изучением биосферы, чрезвычайно сложна. Например, из-за огромного влияния надеятельность биосферы человека, при синтезе необходимо учитывать не толькоестественные науки, а вообще все, которые влияют на развитие, в частностиобщественные науки и процессы. Разумеется, надо учитывать и экономическиезаконы и процессы. Можно представить, насколько сложна и непривычна состыковкастоль различных направлений исследований.
Во-вторых, на путирешения задач синтеза могут встречаться и принципиальные препятствия. Вприменении к биосфере это невозможность использования основного методаисследований в естественных науках — эксперимента. Критерий истины — эксперимент, ставящий окончательную точку при сосуществовании различных теорий,гипотез или мнений. Обычно эти теории являются достаточно грубыми моделями,каждая из которых чем-то пренебрегает или чего-то не учитывает в сложнойдействительности. Все учитывает только реальный процесс, который и дает намистинный ответ. А с биосферой один неудачный эксперимент — и нет Человека вбиосфере или самой биосферы.
Остается единственныйпуть — математическое моделирование при обязательном синтезе всех достиженийнауки. И вот в момент пика актуальности процесса синтеза появляется удачноеслово — синергетика. Разумеется, его смысл быстро выходит за рамкипервоначального узкого применения и требует периодической корректировки. Можносказать, что синергетика -начало многовекового процесса синтеза различныхнаправлений науки.
Необходимо отметить, чтопроцесс синтеза развивался и до появления термина «синергетика».Удачной попыткой являются оценки ближайших перспектив человечества, проведенныегруппой ученых под руководством Денниса Медоуза с помощью глобальнойкомпьютерной модели «МИР-З». Синтез наук осуществлялся на основеэмпирических данных о динамике пяти основных систем, взаимодействующих на нашейпланете. Разработанная модель мировой системы была соответствующим образомтестирована. Исходя из данных за 1900 г. были получены результаты для 1970 г.,хорошо совпадающие с фактическими данными. Выводы корректно сформулированы сважной (но иногда опускаемой недоброжелателями) оговоркой — «еслисуществующие тенденции в пяти рассмотренных системах сохранятся». Асохраняются ли они или нет — лучший ответ дает время, прошедшее с моментапубликации работы «Пределы роста» в 1972 г.
Обладает линедостатками модель МИР-3? Да. В ней нет военного сектора, гражданскихбеспорядков, забастовок, коррупции, наводнений, землетрясении, Чернобылейэпидемий СПИДа и т. д. Поэтому модель чересчур оптимистична, её прогнозы могутотражать наиболее благоприятные пути развития реального мира.
Эмпирический подходможет обладать и существенным недостатком, не позволяя иногда в случае оченьсложных систем выяснить глубинную сущность явления. Помочь могут старые добрые«аналитические» науки. Например, глобальный кризис компьютернаямодель предсказывает, а причину — нет.
Актуальнейшим вопросомсовременности является состояние биосферы. Мощное антропогенное воздействие набиосферу происходит в условиях, когда никто не может сказать, насколько близкоеё состояние к точке бифуркации. Есть серьёзная опасность, что мы можем пройтиэту точку «явочным порядком». Рассматривая биосферу как открытуюсистему в рамках неравновесной термодинамики отметим, что в течение миллионовлет её энтропия непрерывно понижалась за счет потока солнечной энергии.Естественно, это приводило к усложнению структур и повышению организованностибиосферы. Однако недавно (исторически совсем недавно) человек выступил какактивный катализатор механизма бурного роста энтропии биосферы, сжигаянакопленное за миллионы лет реализации процесса фотосинтеза органическоетопливо. В результате деятельности человека энтропия биосферы началавозрастать. Граничные условия, обусловленные конечностью потока солнечнойэнергии, игнорировать невозможно. Решение глобальных проблем немыслимо безучета законов термодинамики (Г.А.Кузнецов, В.В.Суриков). Необходимовернуть биосферу в состояние с постоянно уменьшающейся энтропией.
Разработка любыхконцепций устойчивого глобального развития должна обязательно учитыватьмаксимально возможное значение энергии на душу населения, обусловленноеконечностью нашей планеты.
Литература
1. Синергетика. Труды семинара. Выпуск1. М. Изд. МГУ. 1998.
2. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рандерс И.,Беренс В.В. Пределы роста. М. 1991.
3. Кузнецов Г.А., Суриков В.В. Концепцияглобального развития: термодинамические аспекты. Вопросы философии. 1981, №12,с. 95-102.
Синергетикаи биология
М.И. ШТЕРЕНБЕРГ
В «Вопросахфилософии» (1997, № 3) опубликована подборка статей, посвященнаясинергетике, применимости ее понятийного аппарата к решению проблем различныхнаук. Пожалуй, не будет сильным преувеличением, если скажем, что общий смыслстатей — оптимизм по поводу возможностей синергетики, в частности перспективына ее основе построить теорию эволюции, справедливую для всех«эмпирических наук» (Э. Ласло). Нас будет интересовать именнопоследний тезис в контексте того, что дает использование таких понятий, как«хаос», «бифуркация», «порядок» и др. дляпонимания феномена эволюции. В рамках такого анализа с неизбежностью придетсяобращаться и к понятиям термодинамики, поскольку корни синергетики находятся втермодинамике открытых систем. В статье аргументируется точка зрения, чтообласть применения синергетики в принципе ограничена некоторыми чистофизическими процессами.
Хаос и порядок
Из статистическоговыражения второго закона термодинамики следует, что с ростом энтропиирасположение частиц (частей) системы становится все более и более хаотичным.Это положение произвело на общество такое впечатление, что стало философским икультурным достоянием. «Энтропия и беспорядок не только похожи, а естьодно и то же», — утверждает Р.Е. Пайерлс [I]. Э. Шредингер иллюстрируетэто на примере расплавления кристалла, в результате чего «изящные иустойчивые расположения атомов или молекул в кристаллической решеткепревращаются в непрерывно меняющиеся случайные распределения» т.е. вжидкость [2]. Как известно, наиболее наглядно свойства энтропии проявляются визолированных системах, где она монотонно возрастает. Однако множество примеровпротиворечит приведенным утверждениям. Вот одно из них. Возьмем хаотическуюсмесь льда и воды и изолируем ее. Если вода холодная и лед достаточно охлажден,то эта хаотическая смесь превратится в упорядоченный ледовый кристалл. Этотпример обладает достаточной общностью, ибо он может быть реализован на всехсмесях типа твердая — жидкая фаза. Естественно, возникает предположение, что ростэнтропии может сопровождаться упорядочением, а это противоречит выводам,непосредственно вытекающим из статистического выражения второго законатермодинамики.
Очевидно, что полярнымпо отношению к понятию «хаос» является понятие «порядок».Но как оно понимается? Произвольное обращение с этим понятием неоднократновстречается в научных работах. Но, как пишет Р. Фейнман, «Порядок вфизическом смысле вовсе не должен быть полезным для людей. Это слово простоуказывает на существование какой-то определенности» [З]. Представляется,что наибольшая определенность достигается в предложении Дж. фон Неймана считатьнаиболее упорядоченной ту систему, состояние которой описывается наименьшимколичеством информации. Его нужно дополнить условием, чтобы сравнение производилосьна одном уровне описания, на чем, собственно, и построено различие междутермодинамикой и статистической физикой. Действительно, если, например, намолекулярном уровне равновесное состояние раствора описывается относительносложными статистическими зависимостями, то на макроуровне оно выразится какпостоянство объема, температуры и концентрации. С этой точки зрения примеры, накоторые опирается И. Пригожий для своих построений, не представляютсяубедительными. Он строит свои рассуждения, в частности, на аналогии с течениемжидкости, когда от микровоздействия (бифуркации) ламинарный поток переходит втурбулентный, где вихри символизируют возникший порядок. Чувствуямалоубедительность этой аналогии, Пригожин пишет: «Что мы называемпорядком? Что мы называем беспорядком? Каждый знает, что определения меняются ивыражают чаще всего суждения». Для подтверждения этого в качестве примераон приводит кристалл, считающийся образцом упорядоченности, но опровергает этоутверждение тем фактом, что в узлах кристаллической решетки молекулы хаотическиколеблются [4]. На макроуровне состояние ламинарного потока в круглой трубеописывается сравнительно простой зависимостью.
В то же время, несмотряна тысячи работ, посвященных проблемам турбулентности, выражения для описаниясостояния турбулентного потока не найдено. Если же считать вихрь упорядоченнымсостоянием, то тогда нужно сказать о том, что этот быстро изменяющийся, посравнению с ламипарностью, локальный порядок возникает за счет перехода вхаотическое состояние массы всего, прежде упорядоченного, потока. В такомслучае утверждение, что переход от ламинарности к турбулентности естьвозникновение порядка из хаоса, представляется более чем сомнительным.Аналогично на макроуровне, на котором возникают турбулентные вихри, кристаллпредставляется как строго упорядоченная система, описываемая простым?! математическимивыражениями.
Рассмотрим теперьвторой пример из той же работы И. Пригожина о частичном разделении газов припоступлении тепла в их смесь. В этом случае на макроуровне возникает довольносложный градиент концентраций. Впрочем, и статистическое описание намикроуровне частично разделенной смеси газов оказывается более сложным, чемстатистическое описание на микроуровне однородной смеси газов. Утверждение о том,что при поступлении тепла в смесь возникает упорядочение из хаоса, с принятыхвыше позиций представляется сомнительным. Здесь невольно вспоминается ужеприведенное высказывание Р. Фейнмана. Действительно, разделенная смесьинтуитивно представляется нам упорядоченной, ибо это является целью многихтехнологических процессов, например, при отделении металла от шлака. Но еслинеобходимо разделить по объему металла легирующую добавку, то порядкомпредставляется равномерное распределение молекул добавки между молекуламиметалла.
Таким образом,оказывается, что здание синергетики построено на шатком основании аналогий,анализ которых показывает их несостоятельность. В то же время причины, покоторым эти аналогии некритически воспринимаются широкой аудиторией, находятсяуже не на поверхности: они связаны с физическим смыслом действительно непростойфункции — энтропии и его трактовкой. Поэтому начнем свой анализ с попыткивникнуть именно в ее смысл. О том, что представляет собой в физическомотношении энтропия, совершенно определенно высказался Дж. фон Нейман:«Никто не знает, что же такое энтропия» [5]. Это утверждение до сихпор не потеряло своей силы. Обратимся к истории этого понятия. Оно возникло втермодинамике в результате стремления унифицировать элементарные выражениятепла и работы. Как известно, элементарная работа есть произведениепотенциала — интенсивного фактора (силы, давления, химического потенциала ит.п.) на приращение координаты экстенсивного фактора (пути, объема, массы ит.п.) . Иными словами, как потенциал, так и координата в выражении работыимеют вполне определенный физический смысл. Что же касается выражения теплоты , где Q — тепло, получаемоесистемой, Т — абсолютная температура, S — энтропия, то здесь определенныйфизический смысл имеют только приращение тепла и абсолютная температура.
Таким образом,стремление навязать природе удобную для математических операций форму(унифицировать форму выражения тепла с формой выражения работы) обернулосьпоявлением функции с непонятным физическим смыслом. Она оказалась удобной длядоказательства необратимости процессов, но неэффективной в практическихприложениях. Для того чтобы разобраться в сложившейся ситуации обратимся кэнциклопедическому курсу термодинамики К.А. Путилова. Вот что говорится в немпо этому поводу: «Теплота и работа являются неравноценными формамипередачи энергии… Работа может быть непосредственно направлена на пополнениезапаса любого вида энергии… Теплота же непосредственно, т.е. безпромежуточного преобразования в работу, может быть направлена на пополнениезапаса только внутренней энергии тел». И далее: «Внутренняя энергиятела является единственной энергией тела, имеющей статистическуюоснову...» |6]. Отсюда следует, что энтропия, как и внутренняя энергия,являются непосредственно объектами изучения статистической физики. Но обе этифункции для реальных объектов непосредственно в рамках статистической физикивычислены быть не могут. Не могут быть определены они и в эксперименте. В силуэтого энтропия вычисляется в термодинамике через измеряемые величины — температуру и количество тепла. Но на этом трудности не кончаются, ибо втермодинамике энтропия выступает в «двусмысленной» роли. С однойстороны (что следует из выражения , она растет при равновесном нагреве и убываетпри равновесном остывании тела, сопутствуя изменению его внутренней энергии. Неслучайно, поэтому она — единственная термодинамическая функция, имеющая одинаковуюразмерность с другой — теплоемкостью. В этих случаях изменения значенияэнтропии не связаны с изменением равновесия в системе — условия,характеризующего ее потенциальную работоспособность.
Но обычно большойинтерес, и в том числе и в биологии, энтропия вызывает в своем втором значении- как мера неравновесия. В этой роли она являет себя как характеристикапотенциальной работоспособности — той части энергии, которая при наличиипреобразующего механизма может произвести работу. Именно в этом смысле онаинтересует как теплотехников, так и биологов, так как характеризует возможностьсистемы осуществить работу, обеспечить за счет такой работы жизнедеятельность.Именно эта роль энтропии как характеристики состояния системы и положила,начиная со знаменитой речи Л. Больцмана, произнесенной им в 1886 г., началопоискам определения жизни как явления, способного уменьшать свою энтропию [7].
Именно эти две ипостасиэнтропии и обусловливают ту двусмысленность, о которой говорилось выше: поизменению значения энтропии, не зная состояния частей системы, нельзя сказать,связано ли это изменение с изменением только внутренней энергии системы или ещеи с изменением ее потенциальной работоспособности.
Но и как характеристиканеравновесия энтропия определяет однозначно способность системы осуществитьработу. Наличие двусмысленностей вносит путаницу в попытки использоватьэнтропию в конкретных приложениях в различных областях знания, в том числе и вбиологии.
Реальные организмыхорошо справляются с этими двусмысленностями. В случае необходимостиподдержания температурного гомеостаза многие из них, особенно высшие, обладаютмеханизмами для повышения температуры (сопровождаемой соответственно ростомэнтропии) и понижения ее (сопровождаемой убылью энтропии). Однако и действия,способствующие повышению потенциальной работоспособности (сопровождающейсяпонижением энтропии, характеризующей в этом случае меру неравновесия),ограничены известными пределами. Так, накопление жира, обеспечивающегопотенциальную работоспособность животного, при превышении определенного запасаможет привести его к гибели, как вследствие снижения подвижности, так ивследствие внутренней патологии. Таким образом, организмы поддерживаютоптимальное значение энтропии подобно тому, как они это делают с сотнямиразличных веществ с целью сохранения гомеостаза. Таким образом, энтропийныехарактеристики и в случаях, указывающих на неравновесность, не являются ниопределяющими, ни специфическими для организмов.
До сих поррассматривался физический смысл энтропии в ее классическом термодинамическомвыражении. Рассмотрим теперь смысл этого понятия в статистической трактовкевторого закона термодинамики. Наиболее наглядно этот смысл проявляется вфазовых переходах первого рода, например, плавления. В этом процессе тепло,полученное системой при постоянной температуре фазового перехода, связано сэнтропией простейшей зависимостью .Поскольку кинетическая энергия молекул,находящаяся в прямой зависимости от Т, практически не изменяется, то, очевидно,что поступающее тепло расходуется на ослабление связей между частицами,образующими кристаллическую решетку, т.е. на увеличение потенциальной энергиисвязи молекул. Этот случай позволяет увидеть в чистом виде одну из составляющихфизического смысла энтропии, обычно маскируемую одновременным изменениемкинетической и потенциальной энергий, и выявить, что энтропия — это функция,отражающая и величину потенциальной энергии связей микрочастиц. Ее монотонныйрост в прямой зависимости от температуры нарушается фазовыми переходами, когдапотенциальная энергия связей изменяется скачком. Особенно большим этот скачок можетбыть при переходе п газовую фазу, когда фактически происходит разрыв связеймежду молекулами вещества. При этом расстояние между ними может увеличиватьсяна несколько порядков (у воды объем при переходе в пар возрастает примерно в1700 раз) и дальнейший рост потенциальной энергии частиц становитсянезначительным. И лишь тогда приложение статистического выражения второгозакона становится практически адекватным.
Существованиеорганизмов определяется, в первую очередь, сохранением их структуры, которая, всвою очередь, зависит от прочности связей слагающих ее частей, характеризуемойих потенциальной энергией. Отсюда очевидно, что статистическое выражениевторого закона термодинамики в общем случае непригодно для выражения энтропиии. в частности, для исследования специфики жизни. Это связано с тем, что оновыведено на основании идеальной модели, в которой все взаимодействия частицсводятся к упругим соударениям друг с другом и со стенками сосуда, а всеостальные взаимодействия игнорируются.
Рассмотрим теперь вином свете классическое положение о росте энтропии в изолированной системе.Предположим, обмениваются теплом две ее части: 1 и 2, имеющие температуру и .Пусть от части 1 к части 2 перейдет тепла. При этом изменится как кинетическая- , так и потенциальная - компоненты внутренней энергии обеих частей.
Это значит, чтопотенциальная энергия, т.е. энергия связей частиц в изолированной системе витоге возросла за счет убыли кинетической.
Из изложенного следует,что элементарный прирост энтропии здесь слагается из трех компонент: за счетуменьшения кинетической энергии, сужающей фазовое пространство и соответственноизменяющей статистическое слагаемое: за счет прироста потенциальной энергии; засчет перехода распределения скоростей молекул к наиболее вероятному .
Из этих трех слагаемыхЛ. Больцман рассматривает лишь третью составляющую. Отсюда и«парадоксы» типа тех, которые возникают при росте упорядоченности сростом энтропии в изолированной системе.
Таким образом,физический смысл энтропии раскрывается как довольно сложная система факторов,требующих кропотливого исследования, которое оказывается весьмазатруднительным, после того как были объединены в общих выражениях разнородныепонятия работы и тепла, и тем более после математических операций над ними.
В то же время потенциал- температура, входящая в выражение энтропии, с одной стороны, являетсяизмеримой величиной, с другой — может рассматриваться как одна из основныхпричин необратимости процессов. С этой точки зрения представляется возможнойеще одна формулировка второго закона, исключающая понятие энтропии. Другимисловами, этот закон может быть сформулирован как закон возникновения тепла влюбом неравновесном процессе и самопроизвольном необратимом выравниваниитеплового потенциала.
Синергетика в биологии
Выше были рассмотреныосновные понятия термодинамики и синергетики, наиболее часто используемые ванализе феномена жизни. Рассмотрим теперь еще одно из основных понятийсинергетики — «бифуркация». Как известно, под бифуркацией у И. Пригожинаи других авторов понимается слабое воздействие, радикально изменяющее ходпроцесса. В то же время, насколько нам известно, классификации бифуркаций несуществует. Однако между различными классами бифуркаций, как представляется,есть фундаментальные различия.
К первому классубифуркаций могут быть отнесены воздействия на тот вид систем, которыепредставлены потоками. Таковы, например, реки, русла которых практически беззатрат энергии поворачивают потоки воды к тому или иному водоему (аттрактору) илизеркала, поворачивающие световой луч на тот или иной объект.
Что же касаетсявоздействия на стабильные (метастабильные) объекты, то прежде, чем коснутьсяих, нам придется рассмотреть некоторые общие принципы образования такихсистем.
Известно, что частицыобладают свойствами, обусловливающими их способности к различнымвзаимодействиям: электромагнитным, сильным, слабым, гравитационным,взаимодействия с (р-полем, которые имеют место па разных расстояниях — отбесконечно большого (электромагнитные, гравитационные) до расстояний,измеряемых ангстремами (сильные, слабые). Отметим три обстоятельства.
1. Слабые связи могутпрепятствовать возникновению более сильных. Так, электрическое отталкиваниеатомных ядер может препятствовать их слиянию, при котором возникает болеесильная связь.
2. Сложение слабых силможет привести к их превосходству над более сильными и определить характерсвязей. Например, сила гравитации в массивных звездах может превышать силудругих видов взаимодействий.
3. Из 1 и 2 следует,что картина мира зависит от истории взаимодействий частиц.
В силу перечисленных обстоятельств,очевидно, что при разрыве прежних связей первоначально возникает хаос. Затем,за счет сил, изначально присущих частицам, возникают новые структуры. Существенноже важным явлением, которому обязано все разнообразие существующих систем,являются потенциальные барьеры.
Действительно,термоядерный синтез более тяжелых элементов из более легких идет с выделениемэнергии точно так же, как распад тяжелых. Следовательно, оба эти процессатермодинамически вероятны, так как обеспечивают реализацию второго законатермодинамики. И, тем не менее, устойчивые изотопы существуют миллиарды лет, неизменяясь в земных условиях ни качественно, ни количественно.
Образно говоря, вэнергетическом плане периодическая таблица химических элементов может бытьпредставлена как ряд спускающихся с обоих ее концов каскадов энергетических«озер», отделенных друг от друга «плотинами» потенциальныхбарьеров, сходящихся к атому железа, переход от которого в любую сторонутребует лишь «подъема» — поглощения энергии.
Разнообразиемэлементов, а также наличием потенциальных барьеров химического происхожденияобусловлено и разнообразие химических соединений, не только самых устойчивых.Второй закон термодинамики в статической формулировке не рассматривает свойстваструктур. Термодинамика ничего не говорит и об общих причинах того, что по мереостывания Вселенной процессы в ней не замирали в метастабильных состоянияхматерии в виде энергетических «озер» за «плотинами»потенциальных барьеров. Она говорит лишь о вероятности возникновения процесса,если он направлен в сторону деградации энергии. Во многих случаях вероятностьпроцесса выравнивания вызвана тем, что малое воздействие высвобождает большуюэнергию из-за потенциального барьера. В свою очередь, эта выделившаяся энергиячастично идет на освобождение большей, чем первая часть потенциальной энергии ит.д. Процесс, таким образом, развивается с положительной обратной связью, т.е.превращается в цепной. Назовем бифуркации, инициирующие такой процесс,бифуркациями второго рода. Именно в области изучения этих процессов всинергетике в основном и достигаются реальные результаты.
Для иллюстрации такихпроцессов выберем наиболее наглядный пример — речную плотину. Чем выше уровеньводы, тем больше вероятность того, что вода просочится сквозь плотину и подней. Если же она найдет выход, то будет стремиться ускорить процессвыравнивания. Тот же принцип реализуется и в разнообразных цепных процессах:механических (камнепад), электрических (пробой изоляции, газовый разряд),химических и ядерных цепных реакциях. В соответствии с этим принципомпроисходят и процессы образования небесных тел. Притягивая к себе вещество,небесные тела увеличивают свою массу, но чем больше масса, тем более нарастаетмощь этих процессов. В итоге возможно образование новых потенциальных барьеровза счет синтеза ядер легких химических элементов. Эти процессы будутпрепятствовать тепловым расширением процессу сжатия. А. Дюкрок назвал совокупностьтаких процессов, регулирующих устойчивость небесных тел, «кибернетикойкосмоса» [8]. Термоядерный процесс, протекающий на Солнце, обеспечиваетвозникновение химических потенциальных барьеров в соединениях, синтезируемых наЗемле зелеными растениями и т.п.
Существуют ситуации,когда потенциальный барьер может быть устранен или восстановлен за счет слабогоэнергетического воздействия. Если та же плотина имеет заслонку у своего дна, тонебольшое приложенное к ней условие обеспечит неограниченный и в то же времялегко управляемый переток воды из верхнего бьефа в нижней. Такой же эффектбудет достигнут, если, например, слабое механическое воздействие введеткатализатор в контакт с соответствующим субстратом или поворотом выключателябудет замкнута электрическая цепь и т.д. Назовем бифуркации подобного видабифуркациями третьего рода. Именно эти бифуркации и являют собой информацию,т.е. специфическое воздействие на структуры, характерные лишь для живых иавтоматических систем [9]. Именно эти процессы отличают системы в качествеорганизованных. Что же касается синергетики, то она занимается изучениемупорядоченных систем, что отнюдь не является специфическим свойством организмови автоматов.
Характерно, что всинергетике не делается различия между этими принципиально разными видамибифуркаций, но именно здесь проходит водораздел между косной и живой природой.
Попытки использоватьтермодинамику для выяснения специфики жизни предпринимались задолго довозникновения синергетики. История этого подхода насчитывает уже более сотнилет и начинается с уже упоминавшейся речи Л. Больцмана. Согласно Больцмануорганизмы — это открытые системы, уменьшающие свою энтропию за счет внешнегоисточника. Эту идею поддержали К.А. Тимирязев, Ф. Аурбах, А.Е. Ферсман, В.И. Вернадский,Э.С. Бауэр, А.И. Опарин и другие ученью. Э. Шредингер сформулировал этоположение наиболее коротко: «Отрицательная энтропия — это то, чем питаетсяжизнь» [2. С. 74]. В 1901 г. Н.А. Умов выдвинул положение о том, чтоорганизмы содержат нечто вроде демона Максвелла, сообщающего имупорядоченность. И хотя Л. Берталанфи показал, что энтропия реальными открытымисистемами может «выбрасываться» в окружающую среду, и из этой жесреды может извлекаться отрицательная энтропия, точка зрения Л. Больцмана наспецифику жизни как негэптропишюго образования доминирует до сих пор. Наиболееизвестные современные авторы в этой области И. Пригожин, Ж. Николис, М. Эпген,А.П. Руденко и ряд других ученых, видят специфику жизни в стационарностипроцессов, протекающих в организме. Феномен жизни относится ими к дисипативнымсистемам с устойчивым неравновесием. Но к таким системам относятся не толькоорганизмы, но и любые потоки. В частности, круговорот воды в природе имеетспоим энергетическим донором тот же источник, что и биосфера — Солнце. При этомбиосфера потребляет лишь ничтожную часть солнечной энергии по сравнению скруговоротом воды. Когда Земля охлаждается, не получая солнечного света, засчет энергии облаков совершается работа, приводящая к выпадению осадков. Отсюданачинается круговорот, обеспечивая поступление солнечной энергии на остывшуюземную поверхность. Таким образом, и здесь пополнение энергии и поддержаниеустойчивого неравновесия осуществляется подобно тому, как это делают организмы,уже непосредственно за счет собственной энергии и собственной деятельности.Новый возникающий при этом цикл испарения обеспечивает не только пополнениеэнергии, но и температурный гомеостаз земной поверхности, вновь закрывая ееоблаками. Таким образом, круговорот воды уподобляется с этих позиций живому.Тем не менее, очевидно, что жизнь имеет принципиальные отличия от круговоротаводы. Это специфическое отличие может быть найдено, если мы вспомним, какуюроль в физике XX в. сыграло понимание того факта, что свет, представлявшийся непрерывнымпотоком, на самом деле излучается дискретными квантами, огромное множествокоторых, а также особенности нашего восприятия, и создавали представление опотоке. Сам автор этого открытия М. Планк, как известно, в течение несколькихлет сомневался в реальности этого, полученного теоретическим путем,результата.
Подобное«квантование» осуществляется в живом за счет реакций на сигналы иобеспечивается соответствующими структурами, что позволяет организмуфункционировать гораздо экономичнее, чем в стационарном режиме и главное всоответствии с обстоятельствами, а это и принципе невыводимо из энтропийныххарактеристик. Различные подсистемы организма — дыхательная, пищеварительная,выделительная и т.н. — включаются на значительную мощность попеременно, носигналам о потребности. В это время остальные подсистемы работают лишь наподдержание «боеготовности». И лишь суммирование и осреднение повремени и энергозатратам создает впечатление стационарных потоков массы,энергии и энтропии.
Энергетическоепревосходство реальной жизнедеятельности заключается в том, что еслистационарный режим требует постоянного уровня энергозатрат, то реальныеорганизмы, работая в информационном режиме, могут почти полностью выключать изработы свои подсистемы.
Сигнально — информационный подход к проблеме жизни позволил «проквантовать»организмы и автоматы, выделив их элементарные структуры, на которыхопределяются единицы информации, знания, смысла и т.п. На основе этихэлементарных единиц строятся, подобно молекулам из атомов, более сложные«надмолекулярные» и высшие структуры [9].
И. Пригожий считает,что необратимость определяется отсутствием единого пути возврата системы кисходному состоянию в силу множества возможных бифуркаций и аттракторов,создающих многовариантность траекторий движения нестабильной системы вовремени. Как представляется, однако, более углубленное понимание этого феноменаследует из понимания этапов эволюции Вселенной. Каждое изменениехарактеризуется появлением новых закономерностей. Так было после Большоговзрыва, когда от единого взаимодействия поочередно отделялись гравитационное,сильное, слабое и электромагнитное. До возникновения жизни не существовалозаконов биологии, до появления общества — законов истории и т.п. Лишь неосведомленностьо характере этих процессов и накладываемых ими ограничений позволяет нампредполагать неограниченную многовариантность траекторий развития мира в целоми каждой отдельной его системы.
Ограничениямноговариантности траекторий движения проявляют себя на всех уровнях материи,начиная от атомных ядер, разнообразие которых ограничено принципом Паули, икончая организмами, которые должны быть вписаны в геобиоценоз, а для человекаеще и в социум. В более же общей формулировке каждый объект должен отражать Космоси его эволюцию, что накладывает сильное ограничение на возможное разнообразие ина кажущееся множество аттракторов [9J. Можно представить себе, каким образомсоздавались условия для возникновения жизни и ее эволюции к высшим формам — неблагодаря антиэнтропийным процессам, а наоборот — благодаря процессам,связанным с ростом энтропии. Начнем с примера, который мы заимствуем у А.Дюкрака [8]. Растянем пружину, закрепленную одним концом. В ней возникнутколебания, которые длились бы вечно, если бы энергия упорядоченного движенияпружины не переходила в хаотическое тепловое движение молекул. Именно этосвойство обеспечивает возможность упорядоченных процессов на макроуровне.Действительно, без необратимости, отраженной во втором законе термодинамики,мир уподобился бы бесконечно колеблющейся пружине. Эти колебания по разнымпотенциалам то ослабевали бы, то усиливались. Мир лишился бы устойчивых форм. Какпоказывает У.Р. Эшбп, адаптация к такому миру была бы невозможна [10] и жизньне могла бы ни существовать, ни даже возникнуть. Но, очевидно, что дляуглубленного понимания эволюционных процессов необходимо уяснить пути, покоторым происходит реализация второго закона термодинамики. Широкоераспространение разнообразных процессов выравнивания, как цепных, так икаталитического типа, позволяет сформулировать принцип максимизации какприсущее энергии стремление к выравниванию. Однако процессы выравниванияинициируются не только бифуркациями. Они усиливаются еще и теми свойствамиэнергии, которые имеют иной характер проявления. В силу их важности длявозникновения и эволюции жизни представляется целесообразным зафиксировать иххарактер в отдельном принципе — дифференциации энергии при наличиисопротивления процессу выравнивания потенциалов. Так, электрический ток,движущийся по проводнику малого сопротивления, порождает лишь небольшоевыделение тепловой энергии, если же сопротивление будет возрастать, то квыделению тепла прибавится световое излучение, а затем и химический процесс(горение проводника) и сопровождающий его звуковой импульс. Или болид, двигаяськ Земле, по мере нарастания плотности атмосферы может вызвать вначале разогревее и себя, затем свечение, а потом звук и механическое разрушение.
Рассмотрим под угломзрения изложенных выше соображений частный случай проявления жизни в видеземной ее формы с материальной и энергетической точек зрения. Очевидно, снаибольшей вероятностью жизнь должна возникнуть на небесном теле, обладающеммаксимальным разнообразием потенциальных барьеров. Для реализации такогоусловия небесное тело должно пройти эволюцию от температур порядка миллиардовградусов до температур, близких к абсолютному нулю. В таком случае оно будетобладать полным набором элементов периодической таблицы, и представлять собойнастоящий консервант различных потенциальных барьеров: ядерных, химических,электрических, механических и т.п. С этой точки зрения в масштабах звездныхтемператур Земля как раз и является подобным небесным телом с полным наборомхимических элементов и температурой ее поверхности, практически не отличающейсяот абсолютного нуля.
Сопротивлениеатмосферы, воды и других химических соединений и веществ потоку солнечных лучейприводит, и соответствии с принципом дифференциации, к трансформации солнечнойэнергии в различные формы, главной из которых является круговорот воды вприроде, и лишь небольшая часть расходуется на химические реакции. Эти, и впервую очередь каталитические, реакции [II], по-видимому, и положили началожизни. Возникнув, жизнь, благодаря способности к размножению, развивается какцепной процесс в соответствии с принципом максимизации.
Предполагается, чтопервыми организмами были археобактерии, извлекающие энергию за счет окислениянеорганики, в частности железо- и серобактерии. Первоначально между первымивидами организмов не происходило борьбы за источники энергии, имевшейся визбытке. Недостаток энергии не играл никакой роли в биосфере на первых порах еевозникновения и развития, вопреки мнению Больцмана. Но по мере увеличениябиомассы конкуренция за источники энергии представляется как сопротивлениепринципу максимизации, и тогда вновь «включается» принципдифференциации. Он проявляется на всех этапах развития жизни через образованиеновых видов и освоения ими различных экологических ниш. Так, в настоящее времяпочти на каждый элемент периодической таблицы существует вид бактерий, ведущийсвое начало от археобактерии, извлекающий энергию за счет его химическихпреобразований.
Если возникновение иразвитие археобактерий можно рассматривать как локальный планетарный процесс,то появление зеленых растений, черпающих энергию от Солнца, носит уженепосредственно космический характер. И здесь срабатывает принцип максимизации,выражающийся к появлении организмов — гетеротрофов, пожирающих зеленыерастения, деятельность которых дает выход накопленной в них энергии.
Следующий этап, накотором был реализован принцип максимизации, это появление аэробных организмов,способных окислить глюкозу кислородом воздуха за счет использования энергии метастабильныхсостоянии, обусловленных химическими связями. Энергия, извлекаемая из глюкозы вэтом процессе, в 9 раз превышает анаэробный способ.
С энергетической точкизрения действие принципов максимизации и дифференциации проявилось на этапахповышения организации биологических видов. Каждый новый уровень организациитребует новых веществ и условий для своего возникновения и существования — эторазные интервалы температур, давлений, концентраций и т.п. Разнообразиевеществ, образующих различные организменные структуры, с энергетической точкизрения является следствием принципа дифференциации, позволяющего диссипироватьэнергию разнообразными путями. Чем из большего количества компонентов состояторганизмы, тем уже область их совместного существования. Этим и обусловливаетсянеобходимость гомеостаза, который обеспечивает относительную независимостьорганизма от внешней среды. Родоначальник учения о гомеостазе К. Бернарговорил, что он (гомеостаз) есть условие свободы [II]. Для поддержаниягомеостаза нужны специальные механизмы, работа которых требует энергозатрат. Витоге даже бактерии тратят на гомеостаз почти половину своей энергии покоя. Чтоже касается высокоорганизованных, то на него она уходит почти вся. Так, переходна терморегуляцию повышает расход энергии почти на порядок. Но сложныеорганизмы требуют не просто гомеостаза, а полнгомеостаза, т.е. разногогомеостаза для разных своих органов. Например, желудочно-кишечный трактмлекопитающих разбит на ряд отделов, в каждом из которых поддерживается свойгомеостаз. Мозг защищен от ненужных или опасных веществ, которые могут попастьв него из крови, фильтром-гомеостазом, называемым гематоэнцефалическимбарьером. В итоге, если кпд простейших при построении новых тканей составляет70-80%, то кпд высокоорганизованных снижается уже до доли процента [13]. Инымисловами, появление высокоорганизованных гетсротрофов — это уже не простопреодоление, а прорыв своеобразного потенциального барьера, созданногорастениями на пути реализации принципов максимизации.
Но прорыв этотрасширяется еще одним фактором — развитием мозговых структур в сторону всеболее возрастающей способности не только к управлению насущными потребностями,но ко все более дальнему, широкому и надежному моделированию реальности дляпостановки своих целей и путей их достижения. Это потребовало их увеличения,усложнения и увеличения энергообеспечения. В итоге, мозг человека, составляющийпримерно 2% от всего тела, поглощает примерно 20% его энергетического бюджета всостоянии покоя. Таким образом, с энергетической точки зрения цефализациянаходится на острие эволюционного процесса как следствие принципа максимизации.
С появлением человека ицивилизации потребление энергии выросло настолько, что если бы все населениеЗемли перешло на уровень потребления индустриальных стран, то экологическаякатастрофа последовала бы немедленно. И, наконец, человечество стало разрушатьгораздо более мощные потенциальные барьеры — ядерные — и устремилось в поискеновых экологических ниш в космосе.
Время и синергетика
Чрезвычайно жесткоеограничение на огромное разнообразие объектов, допускаемое естественнымизаконами, предусматривает требование соответствия каждого объекта микрокосму.Им является не только человек, как считали древние философы, но и любой камень.Действительно, он должен уравновешивать воздействие на него множестваразрушительных воздействий ближнего космоса: силы гравитации, растворяющегодействия воды, разрушительных перепадов температуры и химических веществ,содержащихся в воде и воздухе, механических воздействий и т.д. Любой объектвозникает тогда, когда эволюция Космоса обусловливает его возникновение,существует — пока является микрокосмом и погибает, когда перестает отражатьизменившийся Космос.
Кроме того, каждыйобъект несет в себе историю эволюции Космоса. В микрокосме, представленномкамнем, она прочитывается в нуклонах атомных ядер. возникших из кварков врезультате расширения и остывания вещества после «Большого взрыва».Во входящих в его состав атомах тяжелее водорода прочитывается история тяжелыхзвезд, в недрах которых они были синтезированы, в химическом составе иструктуре слагающих его минералов — геологическая история Земля.
Исходя из понятиямикрокосма, попытаемся понять причину открытого А. Эйнштейном относительногоизменения хода времени, а также массы и размера тела, скорость которогоизменяется по отношению к некоторому данному телу. Как известно, А. Эйнштейнобъясняет, что происходит при изменении скорости тела, но остается открытымвопрос, почему это происходит. Ответ на него, как представляется, может бытьследующий: изменение хода времени в объекте, а также изменение его размера имассы при изменении его скорости происходят как результат перестройки еговзаимодействия с иными космическими объектами, т.е. изменения его, какмикрокосма. Выраженные в известной математической форме, эти изменения наводятна мысль о дополнительном факторе упорядочения Космоса. Космос, что означает по-греческипорядок, объединен в одно упорядоченное изотропное целое силами гравитации,обменом лучистой энергией и корпускулярными потоками. К этим факторам,по-видимому, могут быть отнесены и упомянутые изменения в космических объектах,компенсирующие изменения их относительных скоростей.
Характеризуясинергетическую концепцию И. Пригожина, а также ее предысторию, М.В. Кузьмин пишет:«Понятие энтропийной „стрелы “времени» восходит, какизвестно, к Больцману, акцентировано Эддингтоном и развивается в видестатического энтропийного ансамбля у Рейхенбаха… подход Пригожина вторитБольцману, Эддингтону и Рейнбаху. Позитивным моментом в подходе Пригожинаявляется то, что… у Пригожина принцип роста энтропии по существу нестатистический факт, а универсальный закон природы" [14]. Здесь,по-видимому, имеется в виду акцент на истории системы, прошедшей через рядбифуркаций, усиливая тем самым необратимость, обусловленную энтропийнымипроцессами.
Очевидно, что наличиестрелы времени в глобальном масштабе обусловлено расширением Космоса какследствием «Большого взрыва». Поскольку каждый существующий объектявляется микрокосмом, в итоге стрела его внутреннего времени, определяющаянаправление протекающих в нем процессов, связана с глобальной стрелой. Рассмотрим,как реализуется время во Вселенной. Здесь обращает на себя внимание такназываемый антропный принцип. Он был сформулирован после того, как рядомотечественных и зарубежных ученых (Я.Б. Зельдовичем, И.Д. Новиковым и др.) былипроизведены подсчеты, связанные с вариациями возможных значений мировыхконстант (скорости света, заряда и массы электрона и т.п.). Оказалось, что приотносительно небольших изменениях их величин Космос оказался бы принципиальноиным и, по крайней мере, наша форма жизни и соответственно человечество немогли бы возникнуть. Создается впечатление, что эти константы как бы былипредварительно кем-то подсчитаны. Обращает на себя внимание и другой факт-совпадение структуры основных законов мироздания. Так, закон всемирноготяготения в формулировке Ньютона, закон Кулона и закон магнитноговзаимодействия имеют совершенно одинаковую структуру. Более того, как показано новосибирскимфизиком Ю.И. Кулаковым, все физические законы имеют в принципе одинаковуюструктуру. Это позволяет сразу характеризовать вновь открытые законы либо как соответствующиереальности, либо как априори ошибочные.
В настоящее времяпоявляется множество работ, указывающих на необходимость анализа понятиявнутреннего времени систем. Это время служит для измерения как периода жизнитой или иной системы, так и длительности различных ее этапов. Естественно, чтоособым классом являются биологические системы. В.И. Вернадский еще до работ И.Пригожина считал, что стрела времени, направление которой определяется ростомэнтропии, непригодна для характеристики биологических процессов. Свое мнение оносновывал на антиэнтропийном характере жизни. В качестве характеристики онпредлагал определение направления стрелы времени сменой поколений организмов[15]. С.В, Мейен в свою очередь предлагал для определения биологической стрелывремени и его исчисления использовать смену таксометрических единиц вэволюционном процессе [16]. В свою очередь Т.А. Детлаф предложила для тех жецелей существенно меньшую единицу времени, в качестве которой выступаетпродолжительность митоза — клеточного деления у зародышей большинствапойкилотермных — холоднокровных — животных [17]. Однако эти циклы иные подлительности как у ряда пойкилотермных, так п у гомойтермных животных, чтоделает предложенную ею единицу исчисления биологического времени неуниверсальной. Кроме того, в клетке в секунду происходят миллионыферментативных актов, определяющих ее жизнедеятельность, каждый из которыхявляет собой элементарный информационный процесс [9]. Проблема исчислениявнутреннего времени организмов осложняется и тем фактом, что ему свойственнывариации в весьма широких пределах относительно внешнего времени.Действительно, например, срок между митозами одноклеточных измеряется минутамиили часами. В то же время, если в жизнедеятельность простейших вторгаетсяпериод анабиоза, то срок этот во внешнем исчислении может растянуться намиллионы лет, в то время как но внутреннем исчислении (число митозов) оностается неизменным.
Это делает необходимыманализ понятия анабиоза с целью определения, насколько типичным оно являетсядля понимания специфики жизни и соответственно ее хронометража. Сошлемся намнение крупного теоретика биологии Д. Бернала, полагавшего эту особенностьнастолько важной, что предлагал включить ее в общекосмического определениежизни. Как представляется, это мнение может быть поддержано следующимисоображениями. Так, в работе Б.Н. Медникова приводится ряд примеров, когдаколичество видов, определяемых по фенотипу, почти на порядок превышает ихреальное число. Это связано с тем, что те или иные их фенотипическиепроявления, приводившие систематиков к подобным ошибкам, определялись условиямиразвития особи [18]. Известно, что пол крокодила определяется температурой, прикоторой находится кладка. При смене характера питания вырабатываются ферментыдля усвоения новой пищи. И, наконец, упомянем тот общеизвестный факт, что впроцессе эмбриогенеза и онтогенеза новые органы появляются в определеннойпоследовательности. Все эти, казалось бы, разнородные факты свидетельствуют отом, что анабиоз начинается уже на уровне молекулярной программы. Ее части довремени могут находиться в анабиотическом состоянии или же вообще непроявляться в течение всей жизни особи. Отметим также, что способностьпребывать о состоянии полного или частичного анабиоза свойственна не толькопростейшим, но и ряду высших животных (сурки, медведи). О важности анабиозаговорит и тот факт, что высшая экономичность жизнедеятельности организмовобусловлена не стационарностью их жизнедеятельности, а частичным анабиозомподсистем, не исполняющих в те или иные моменты своих функций (пищеварительная,выделительная и т.п.). Все это свидетельствует о том, что анабиоз являетсяфундаментальным и всеобщим свойством живого, зафиксированным уже в его исходныхпрограммах на молекулярном уровне.
Попытаемся подойти крешению проблемы биологического времени, основываясь на том факте, чтоуправление процессами как на уровне биохимических реакций, так и на уровнецелого организма, осуществляется сигналами (информацией). Реализация информациии ее темпы зависят от внешних условий. Это могут быть неблагоприятныетемпературные условия, замедляющие процесс развития или какие-либо иные,вводящие организм в полный анабиоз. Но, как отмечал еще Вл. Соловьев, невнешние условия, а именно наследственная информация является определяющимфактором, ибо из яйца птицы всегда вылупится птица того же вида. И во всех случаяхколичество информации в течение всего периода жизни клетки будет величинойодного порядка, независимо от времени между митозами. Это позволяетразукрупнить эту основную единицу клеточного времени на элементарныеинформационные единицы. Кроме того, такой подход позволяет ввести дляисчисления внутреннего клеточного времени аппарат математической теории связиШеннона (теории информации). Открывается также перспектива исчисления с помощьюэтого же аппарата внутреннего времени многоклеточных организмов за счетсуммирования информации, управляющей работой отдельных клеток и отдельныхорганов, а также любых более крупных образований как эволюционного, так ибиосферного плана. Практическое исчисление такого объема информации, начинаякаждый раз с уровня биохимических реакций, может показаться нереальным. Однакои [9] показано, как можно осуществлять подобные вычисления, начиная с любогоуровня иерархических структур организмов и автоматов при решении практическихзадач. Очевидно, что информационное представление внутреннего времени делаетего исчисление независимым от внешнего — эталонного времени.
Информационные процессыобладают важнейшим свойством, собственно и являющимся необходимым отличительнымпризнаком жизни. Они характеризуют ее способность к опережающему реагированию:специфические реакции организмов протекают не непосредственно в ответ на важноедля их существования воздействие, а на опережающий их слабый энергетическийпризнак — сигнал. Эти реакции меняют местами во времени причину и следствие. С моментаполучения информации (запаха, звука и т.п.) действия организма подчиняются цели(причине), расположенной в будущем (спасению от хищника, добыче пищи и т.д.).Эти действия становятся следствием этой будущей причины, хотя сама их последовательностьподчиняется ординарным физическим закономерностям. Таким образом, моментполучения информации является центром временной симметрии между физической ибиологической причинностями. С появлением у высших организмов психикиопережение событий становится существенно более дальним и надежным.Действительно, мысли и чувства направлены на воспоминание прошлого, анализнастоящего, но все это делается, как правило, для выбора целей в будущем иоптимального пути к ним. Здесь имеет место пересечение с утверждениями известногоастрофизика Н.А. Козырева об одномоментном существовании прошлого, настоящего ибудущего Вселенной. Однако такой вывод, как следует из современныхпредставлений, требует, с одной стороны, одномоментного существованияконтинуума Вселенных, каждая из которых соответствует очередному моменту еежизни. С другой стороны, подобная реальность лишила бы человека свободы воли всилу жесткой предопределенности.
В связи с этим гораздоболее приемлемым представляется существование программы эволюции Вселенной,допускающей корректировки хода событий, но не их цели. Косвенно в пользу такогопредположения говорит наличие структурно обособленных программ, отличающихорганизмы от косной материи, начиная с уровня простейших. Сравнительно жесткиечасти программ, позволяющие организму делать выбор лишь из имеющегося выборавозможностей (т.е. те или иные фенотипические проявления, способности кусвоению того или иного вида пищи и т.п.) зафиксированы в ДНК и РНК. Но чемближе на эволюционной лестнице организм к «образу и подобию», начинаясо способности к выработке условных рефлексов, тем больше становится доляприобретенных программ, тем больше свобода воли и ответственности.
Оговорим для большейстрогости изложения, что под программой понимается структура, способная подвоздействием энергетического потока производить сигналы — информацию. Наиболеенаглядным примером программ могут явиться текст или ландшафт, порождающиесигналы-информацию под воздействием светового потока. Из сказанного может бытьсделан вывод, что весь процесс жизнедеятельности организма от рождения досмерти от старости определяется программами, создающими стрелу времени.
Согласование высшихиерархических программ с низшими осуществляется посредствомсигналов-информации, реализуя прямую и обратную связь во времени. Как этоосуществляется в организме человека, подробно было проанализировано Н.А. Бернштейном[19].
Итак, существует лишьвнутреннее время для всех систем, включая Вселенную. Внешнее время используетсяв качестве эталонного для сравнения процессов, протекающих в разных системах.Однородность времени в принципе может устанавливаться по равенству отрезковпрямых, фиксирующих посредством приборов периодические процессы в разного родачасах, ибо сравнение длин отрезков прямых является приемом, доступнымчеловеческим органам.
Существенным являетсявопрос о разной длительности информационных актов, как во внешнем, так и вовнутреннем времени систем. Но именно благодаря этому и согласуются различныепрограммы в общей программе эволюции Вселенной и процессы как внутри, так и внесистем. В организмах для этой цели существует множество часов-биоритмов, вгеобиоценозах темп биологической эволюции согласуется с темпом геологической ит.п.
Итак, приведенныйанализ позволяет, как представляется, сделать вывод: приложения синергетики кпроблемам биологии дают лишь поверхностные аналогии. Во-первых, потому чтосовершенно неправомерно отождествлены два принципиально различных понятия:«упорядоченность» и «организация». Кристалл, например,упорядоченное амебы, а памятник — человека, которому он посвящен хотя бы в силутого, что из описания расположения их молекул исключается переменная — время. Вотношении организации эти объекты находятся в обратной зависимости. Во-вторых,характер усиления слабых воздействий связан в живом с иными механизмами-сигнально-информационными, суть которых синергетика не вскрывает.
Литература
1. Пачсрлс Р.Е. Законы природы. М.,1958. С. 12.
2. Шредингер Э. Что такое жизнь. М.,1972. С. 75.
3. Фсйнмин Р. Характер физических законов.М., 1968. С. 120-121.
4. Пригпжин И. Переоткрытие времени //Вопросы философии. 1989. № 8.
5. Цит. по: Большаков Б.Е… Минин В.Е.Взаимосвязь второго закона, принципов устойчивости неравновесияБауэра-Вернадского и информации // Эрвпн Бауэр и теоретическая биология.Пущиио, 1993.
6. Путилон К.А. Термодинамика. М… 1971.С. 52.
7. Кузнецоч Б.Г. К. истории применениятермодинамики в биологии // Триигер К.С. Биология и информация. М., 1965.
8. Дкжрок А. Физика кибернетики //Кибернетика ожидаемая и кибернетика неожиданная. М., 1968.
9. Штсренберг М.И. Проблема Берталанфи иопределение жизни // Вопросы философии. 1996. № 2.
10. Этби У.Р. Конструкция мозга. М…1962.
11. Рудснко А.П. Теория саморазвитияоткрытых каталитических систем. М., 1969.
12. Цит. по: Ушаков Л. Жизнь, смерть ипринцип рифмы // Химия и жизнь. 1994. № 2. \З.Ле.чшпчн К. Интервью с академикомС.С. Шварцем //Знание — сила. 1976. № 9.
14. Кузьмин М.В. Экстатическое время //Вопросы философии. 1996. № 2.
15. Вернадский В.И. Пространство и времяв живой и неживой природе // Философские мысли натуралиста. М… 1968. С.210-296.
16. Мечен С.В. Понятие времени итипология объектов (на примере геологии и биологии) //Диалектика в науке оприроде и человеке. М.,1983. С. 311-317.
17. Детлаф Т.А. Часы для изучениявременных закономерностей развития животных// Конструкция времени вестествознании. М., 1996.
18. МеОникоч Б.Н. Молекулярные основыконцепции биологического вида //Российский химический журнал. 1995. Т. 39. №2.
19. Беричпейн Н.А. Новые линии развитияв биологии и их соотношение с кибернетикой // Вопросы философии. 1962. № 6.
ЧТОТАКОЕ СИНЕРГЕТИКА?
Ю. А. ДАНИЛОВ, Б. Б.КАДОМЦЕВ
(Взято из книгиавторов «Нелинейные волны. Самоорганизация». М., Наука, 1983.)
Ненужность строгихопределений.
Первая из знаменитых«Лекций по колебаниям» Л. И. Мандельштама [1, с.11] начинаетсясловами: «Совсем не легко дать определение того, что составляет предмет теорииколебаний». И далее: «Было бы бесплодным педантизмом стараться „точно“ определить, какими именно процессами занимается теория колебаний.Важно не это. Важно выделить руководящие идеи, основные общие закономерности.В теории колебаний эти закономерности очень специфичны, очень своеобразны, иих нужно не просто „знать“, а они должны войти в плоть и кровь»(с. 13).
Сказанное в полной мереотносится и к X-науке, если под X понимать пока не установившееся название ещене сложившегося окончательно научного направления, занимающегося исследованиемпроцессов самоорганизации и образования, поддержания и распада структур всистемах самой различной природы (физических, химических, биологических и т.д.).
Что означает«синергетика»? Синергетика — лишь одно из возможных, но далеко не единственное значение X. Термин «синергетика» происходит отгреческого «синергена» - содействие, сотрудничество. ПредложенныйГ. Хакеном, этот термин акцентирует внимание на согласованности взаимодействиячастей при образовании структуры как единого целого. Большинство существующихныне учебников, справочников и словарей обходят неологизм Хакена молчанием.Заглянув в энциклопедии последних изданий, мы с вероятностью, близкой кединице, обнаружим в них не синергетику, а «синергизм» (1.Совместноеи однородное функционирование органов (например, мышц) и систем; 2.Комбинированное действие лекарственных веществ на организм, при которомсуммарный эффект превышает действие, оказываемое каждым компонентом вотдельности). Фигура умолчания объясняется не только новизной термина«синергетика», но и тем, что X — наука, занимающаяся изучениемпроцессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распадаструктур самой различной природы, еще далека от завершения и единойобщепринятой терминологии (в том числе и единого названия всей теории) пока не существует. Бурные темпы развития новой области, переживающей период«штурма и натиска», не оставляют времени на унификацию понятий иприведение в стройную систему всей суммы накопленных фактов. Кроме того,исследования в новой области ввиду ее специфики ведутся силами и средствами многихсовременных наук, каждая из которых обладает свойственными ей методами исложившейся терминологией.
Параллелизм и разнобойв терминологии и системах основных понятий в значительной мере обусловленытакже различием в подходе и взглядах отдельных научных школ и направлений и вакцентировании ими различных аспектов сложного и многообразного процессасамоорганизации.
Синергетику Хакеналегко описать: все, что о ней известно, содержится во множестве
Synergetics = {x1, x2,… xn},
где xi — i-й томвыпускаемой издательством Шпрингера серии по синергетике [2-8].
Множество это конечно,но число элементов в нем быстро возрастает.
Разработанная почтиполвека назад, эта программа становится особенно актуальной в наши днисущественной «делинеаризации» всей науки. Без наглядных и емкихфизических образов, адекватных используемому аппарату, немыслимо построениеобщей теории структур, теории существенно нелинейной. Вооружая физикаконцентрированным опытом предшественников, эти образы позволяют емупреодолевать трудности, перед которыми заведомо мог бы спасоватьисследователь, полагающийся только на свои силы. В этом отношении физическиеобразы Л. И. Мандельштама представляют собой глубокую аналогию соструктурным подходом Э. Нётер, научившей математиков за конкретными деталямизадачи различать контуры общей схемы — математической структуры, задаваемой аксиоматически.
Суть структурногоподхода, сформулированного Н. Бурбаки, звучит как парафраза мандельштамовскойпрограммы создания нелинейной культуры: «Структуры» являются орудиями математика; каждый раз, когда он замечает, что между элементами,изучаемыми им, имеют место отношения, удовлетворяющие аксиомам структурыопределенного типа, он сразу может воспользоваться всем арсеналом общихтеорем, относящихся к структурам этого типа, тогда как раньше он должен был бымучительно выковывать сам средства, необходимые для того, чтобы штурмоватьрассматриваемую проблему, причем их мощность зависела бы от его личноготаланта, и они были бы отягчены часто излишне стеснительными предположениями,обусловленными особенностями изучаемой проблемы" [17].
Следуя Р. В. Хохлову,возникновение волн и структур, вызванное потерей устойчивости однородногоравновесного состояния, иногда называют автоволновыми процессами (по аналогии савтоколебаниями) [15, 18]. На первый план здесь выступает волновой характеробразования структур: независимость их характерных пространственных и временныхразмеров от начальных условий (выход на промежуточную асимптотику [19]), а внекоторых случаях — от краевых условий и геометрических размеров системы.
Синергетика икибернетика.
Задачу выяснить с общихпозиций закономерности процессов самоорганизации и образования структур ставитперед собой не только Х-наука. Важную роль в понимании многих существенныхособенностей этих процессов сыграл, например, кибернетический подход,противопоставляемый иногда как абстрагирующийся «от конкретных материальныхформ» и поэтому противопоставляемый синергетическому подходу, учитывающегофизические основы спонтанного формирования структур.
В этой связинебезынтересно отметить, что создатели кибернетики и современной теорииавтоматов могут по праву считаться творцами или предтечами Х-науки. Так, Винери Розенблют рассмотрели задачу о радиально несимметричном распределенииконцентрации в сфере [21]. А. Тьюринг в известной работе [22] предложил однуиз основных базовых моделей структурообразования и морфогенеза, породившуюогромную литературу: систему двух уравнений диффузии, дополненных членами,которые описывают реакции между «морфогенами». Тьюринг показал, что втакой реакционно-диффузионной системе может существовать неоднородное(периодическое в пространстве и стационарное во времени) распределениеконцентраций.
В русле тех же идей — изучения реакционно-диффузионных систем — мыслил найти решение проблемысамоорганизации и Дж. фон Нейман. По свидетельству А. Беркса, восстановившегопо сохранившимся в архиве фон Неймана отрывочным записям структуру самовоспроизводящегосяавтомата, фон Нейман «предполагал построить непрерывную модельсамовоспроизведения, основанную на нелинейных дифференциальных уравнениях вчастных производных, описывающих диффузионные процессы в жидкости. В этойсвязи интересно отметить, что фон Нейман получил не только математическоеобразование, но и подготовку инженера-химика.
Структура и хаос.
Понятие структуры,основное для всех наук, занимающихся теми или иными аспектами процессовсамоорганизации, при любой степени общности предполагает некую»жесткость" объекта — способность сохранять тождество самому себе приразличных внешних и внутренних изменениях. Интуитивно понятие структурыпротивопоставляется понятию хаоса как состоянию, полностью лишенному всякойструктуры. Однако, как показал более тщательный анализ, такое представление охаосе столь же неверно, как представление о физическом вакууме в теорииполя как о пустоте: хаос может быть различным, обладать разной степеньюупорядоченности, разной структурой.
Одним из сенсационныхоткрытии было обнаружение Лоренцом [2] сложного поведения сравнительнопростой динамической системы из трех обыкновенных дифференциальных уравненийпервого порядка с квадратичными нелинейностями. При определенных значенияхпараметров траектория системы вела себя столь запутанным образом, что внешнийнаблюдатель мог бы принять ее характеристики за случайные.
Природа странногоаттрактора Лоренца была изучена совместными усилиями физиков и математиков. Как и в случае многих других моделей Х-теории, выяснилось, чтосистема Лоренца описывает самые различные физические ситуации — от тепловойконвекции в атмосфере до взаимодействия бегущей электромагнитной волны синверсно-заселенной двухуровневой средой (рабочим телом лазера), когда частотаволны совпадает с частотой перехода [24]. Из экзотического объекта странныйаттрактор Лоренца оказался довольно быстро низведенным до положения заурядных«нестранных» аттракторов — притягивающих особых точек и предельныхциклов. От него стали уставать: легко ли обнаруживать странные аттракторыбуквально на каждом шагу!
Но в запасе у странногоаттрактора оказалась еще одна довольно необычная характеристика, оказавшаясяполезной при описании фигур и линий, обойденных некогда вниманием Евклида,-так называемая фрактальная размерность.
Фракталы.
Мандельброт [25]обратил внимание на то, что довольно широко распространенное мнение о том,будто размерность является внутренней характеристикой тела, поверхности, телаили кривой неверно (в действительности, размерность объекта зависит от наблюдателя, точнее от связи объекта с внешним миром).
Суть дела нетрудноуяснить из следующего наглядного примера. Представим себе, что мы рассматриваемклубок ниток. Если расстояние, отделяющее нас от клубка, достаточно велико,то клубок мы видим как точку, лишенную какой бы то ни было внутреннейструктуры, т. е. геометрический объект с евклидовой (интуитивновоспринимаемой) размерностью 0. Приблизив клубок на некоторое расстояние, мыбудем видеть его как плоский диск, т. е. как геометрический объект размерности2. Приблизившись к клубку еще на несколько шагов, мы увидим его в виде шарика,но не сможем различить отдельные нити — клубок станет геометрическимобъектом размерности 3. При дальнейшем приближении к клубку мы увидим, что онсостоит из нитей, т. е. евклидова размерность клубка станет равной 1. Наконец,если бы разрешающая способность наших глаз позволяла нам различать отдельныеатомы, то, проникнув внутрь нити, мы увидели бы отдельные точки — клубокрассыпался бы на атомы, стал геометрическим объектом размерности.
Но если размерностьзависит от конкретных условий, то ее можно выбирать по-разному. Математикинакопили довольно большой запас различных определений размерности. Наиболеерациональный выбор определения размерности зависит от того, для чего мы хотимиспользовать это определение. (Ситуация с выбором размерности вполнеаналогична ситуации с вопросом: «Сколько пальцев у меня на руках: 3 + 7или 2 + 8?» До тех пор, пока мы не вздумали надеть перчатки, любой ответможно считать одинаково правильным. Но стоит лишь натянуть перчатки, как ответна вопрос становится однозначным: «5 + 5».)
Мандельброт предложилиспользовать в качестве меры «нерегулярности» (изрезанности,извилистости и т. п.) определение размерности, предложенное Безиковичем иХаусдорфом.
Фрактал (неологизмМандельброта [25]) — это геометрический объект с дробной размерностьюБезиковича-Хаусдорфа. Странный аттрактор Лоренца — один из таких фракталов.
РазмерностьБезиковича-Хаусдорфа всегда не меньше евклидовой и совпадает с последней длярегулярных геометрических объектов (для кривых, поверхностей и тел, изучаемыхв современном учебнике евклидовой геометрии). Разность между размерностьюБезиковича-Хаусдорфа и евклидовой — «избыток размерности» — можетслужить мерой отличия геометрических образов от регулярных. Например, плоскаятраектория броуновской частицы имеет размерность, но Безиковичу-Хаусдорфу 1.больше 1, но меньше 2: эта траектория уже не обычная гладкая кривая, но еще неплоская фигура.
Размерность
Безиковича-Хаусдорфастранного аттрактора Лоренца больше 2, но меньше 3: аттрактор Лоренца уже негладкая поверхность, но еще не объемное тело.
О степениупорядоченности или неупорядоченности («хаотичности») движения можно судитьи по тому, насколько равномерно размазан спектр, нет ли в нем заметновыраженных максимумов и минимумов. Эта характеристика лежит в основе, такназываемой топологической энтропии, служащей, как и ее статистический прототип,мерой хаотичности движений.
Существуют и другиехарактеристики, позволяющие судить об упорядоченности хаоса.
Структура структуры.
Как ни парадоксально,новое направление, столь успешно справляющееся с задачей наведения порядка вмире хаоса, существенно меньше преуспело в наведении порядка среди структур.
В частности, при поискеи классификации структур почти не используется понятие симметрии, играющееважную роль во многих разделах точного и описательного естествознания.
Так же как иразмерность, симметрия существенно зависит от того, какие операции разрешается производить над объектом. Например, строение тела человека иживотных обладает билатеральной симметрией, но операция перестановки правого илевого физически не осуществима. Следовательно, если ограничиться толькофизически выполнимыми операциями, то билатеральной симметрии не будет. Симметрия- свойство негрубое: небольшая вариация объекта, как правило, уничтожает весьзапас присущей ему симметрии.
Если определениесимметрии выбрано, то оно позволяет установить между изучаемыми объектамиотношение эквивалентности. Все объекты подразделяются на непересекающиесяклассы. Все объекты, принадлежащие одному и тому же классу, могут бытьпереведены друг в друга надлежаще выбранной операцией симметрии, в то время какобъекты, принадлежащие различным классам, ни одной операцией симметрии друг вдруга переведены быть не могут.
Симметрию следуетискать не только в физическом пространстве, где разыгрывается процессструктурообразования, но и в любых пространствах, содержащих«портрет» системы.
В работе [26]предпринята попытка сформулировать требования симметрии, которым должнаудовлетворять биологическая система. По мысли автора, «существо дела здесьсостоит в эволюционном приспособлении биологических систем организмов кфизическим и геометрическим характеристикам внешнего мира, в котором они себя»проявляют".
Биомеханика движенийскелета, «константности» психологии восприятия, биохимическиеуниверсалии жизненных процессов, движения и потоки, связанные с морфогенезом,-все это реакции отдельных видов организмов на соответствующие инвариантности, свойственныегеометрико-физико-химическим характеристикам внешней среды, которые организмы«сумели» идентифицировать и включить в свою филогению в процессе эволюции. Чем больше инвариантных, регулярных свойств своего внешнего мирасмог распознать и «учесть» организм, тем больше хаоса удается емуустранить из внешней среды, что в койне концов обеспечивает его преимущества сточки зрения принятия решений, уменьшения фрустрации, доминирования и, посуществу, выживания" [26, с. 183]. Классифицировать структуры можно и постепени их сложности. Однако и в этом направлении предприняты лишь первыешаги.
Аксиоматический подход.
Сложность поведениядаже простых моделей (термин «элементарных» применительно к этиммоделям так же, как и в случае элементарных частиц, отражает скорее уровеньнаших знаний о них, чем их истинную сложность) навела исследователей на мысльобратиться к аксиоматическому методу с тем, чтобы, следуя Гильберту, отделитьсущественные особенности модели от несущественных, случайных и тем самымоблегчить построение моделей, воспроизводящих нужный режим поведения.
С. Улам [27] и другиеавторы рассмотрели отображения плоскости на себя, производимые по определеннымправилам (аксиомам). Наиболее эффектным оказалось отображение, предложенноеКопуэем [28, 29],- его знаменитая игра «Жизнь».
Играют на плоскости,разбитой на квадратные клетки одного и того же размера. Каждая клетка можетнаходиться в одном из двух состояний: либо быть занятой (например, фишкой),либо пустой. Начальное состояние (начальная расстановка фишек) может быть выбрана произвольно. Последующие состояния клеток зависят от занятостисоседних клеток на предыдущем ходу. Соседними считаются восемь клеток,непосредственно примыкающих к данной (имеющих с ней либо общую сторону — примыкание справа, слева, сверху и снизу, либо общую вершину — примыкание подиагонали). Игра состоит из дискретной последовательности ходов. На каждомходу ко всем клеткам доски применяются следующие три правила (аксиомы).
I. Выживание. Клеткаостается занятой на следующем ходу, если на предыдущем были заняты две, илитри соседние с ней клетки.
2. Гибель. Клеткастановится свободной на следующем ходу, если на предыдущем было занято болеетрех или менее двух соседних клеток (в первом случае клетка«погибает» из-за перенаселения, во втором — из- за чрезмернойизоляции).
3. Рождение. Свободнаяклетка становится занятой на следующем ходу, если на предыдущем были занятытри и только три соседние клетки.
Кажущаяся простотаправил Конуэя обманчива: как и простые динамические системы, доска срасставленными на ней фишками может перейти в весьма сложные режимы,имитирующие процессы гибели (полное уничтожение всех расставленных в начальной позиции фишек), неограниченный рост, устойчивое стационарное состояние (системас определенной периодичностью в пространстве), периодические по времениосцилляции.
Подробный обзорсовременного состояния кибернетического моделирования биологии развитияприведен в [301].
Поиски универсальноймодели.
Сложность поведенияпростых моделей и неисчерпаемое разнообразие моделируемых объектов наводят намысль о поиске некоего универсального класса моделей, которые могли бывоспроизводить требуемый тип поведения любой системы.
Рассмотрим, например,систему уравнений химической кинетики, описывающую редкую ситуацию:досконально известный механизм m-стадийной реакции (m — число элементарныхактов), в которой принимает участие п веществ. Алгоритм выписывания динамической системы по схеме реакции однозначно определен [31]. В такихсистемах «химического типа» удалось установить существование довольносложных режимов (например, каталитический триггер или каталитическийосциллятор). В то же время известно, что далеко не всякую динамическую системус полиномиальной правой частью можно интерпретировать как описывающую некуюгипотетическую химическую реакцию: некоторые концентрации в случае произвольнозаданной системы могут становиться отрицательными.
Возникает вопрос:всякую ли динамическую систему с полиномиальной правой частью можнопромоделировать системой типа химической кинетики? Ответ (положительный) былполучен М. Д. Корзухиным [18], доказавшим теорему об асимптотическойвоспроизводимости любого режима, осуществимого в системах с полиномиальнойправой частью, системами типа химической кинетики (быть может, с большимчислом «резервуарных» переменных, концентрации которых в ходе реакциисчитаются неизменными).
Вместо заключения. Мыумышленно не остановились в лекции ни на «универмаге моделей», ни наперечислении существующих методов решения уравнений и задач определенных типов,считая, что и то и другое слушатели сумеют почерпнуть из других лекций. Своюзадачу мы видели в том, чтобы, не впадая в излишний педантизм, очертить контурывозникающего нового направления, обратить внимание на основные идеи и понятия.
Свою лекцию мы быхотели закончить словами Л. И. Мандельштама: «В сложной области нелинейныхколебаний еще в большей мере, чем это уже имеет место сейчас, выкристаллизуются свои специфические общие понятия, положения и методы, которыевойдут в обиход физика, сделаются привычными и наглядными, позволят емуразбираться в сложной совокупности явлений и дадут мощное эвристическое оружиедля новых исследований.
Физик, интересующийсясовременными проблемами колебаний, должен, по моему мнению, уже теперьучаствовать в продвижении по этому пути. Он должен овладеть уже существующими математическимиметодами и приемами, лежащими в основе этих проблем, и научиться ихприменять» [32].
ЛИТЕРАТУРА
1. Манделъштам Л. И. Лекции поколебаниям. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 503 с.
2. ХакенГ.Синергетика.М.:Мир,1980. Wi с.
3. Synergetics. АWorkshop / Ed. by И.Hakell. 3rd ел. В.etc,, 1977. 277р.
4. Synergetics far fromequilibrium/Ed. by A. Pacault, С.Vidal. В.etc,, 1978.
5. structural stability in physics/Ed. by W. Guttinger, H.Eikenmeier. В.etс.,1978.
6. Pattern formation by dynamicsystems and pattern recognition / Ed. bv H. Haken B.etc. 1979. 305p.
7. Dynamic of synergetic systems/Ed. by H. Haken. В.etc., 1980. 271 p.
8. Choaos and order in nature /Ed.by H.Haken. B. etc. 1980. 271 p.
9. Словарь no кибернетике. Киев: Гл.ред. Укр. сов. энцикл., 1979. 621 с.
10. Улам С. Нерешенные математическиезадачи. М.: Наука,1964. 161с.
11. Nonlinear partial differentialequations. N. Y.: Acad. press, 1967, p. 223.
12. Николае Г., Пригожин И.Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512 с.
13. Гленсдорф П., Пригожин И.Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир,1973. 280 с.
14. Гапонов-Грехов А. В., Рабинович М.И. Л. И. Мандельштам и современная теория нелинейных колебаний и волн.- УФН,1979, 128, № 4, с. 579-624.
15. Васильев В.А., Романовской Ю. М.,Яхт В. Г. Автоволновые процессы в распределенных кинетических системах.- УФН,1979, 128, № 4, с. 625-666.
16. Академик Л. И. Мандельштам: К100-летию со дня рождения.- М.: Наука, 1979, с. 107.
17. Бурбаки Н. Архитектура математики.-В кн.: Математическое просвещение. М.: Физ-матгиз, 1959, вып. 5, с. 106-107.
18. Жаботинский А. М. Концентрационныеавтоколебания. М.: Наука, 1974. 178 с.
19. Баренблатт Г. И. Подобие,автомодельность и промездуточная асимптотика. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 207с.
20. Эбелинг В. Образование структур принеобратимых процессах. М.: Мир, 1979, с. 13-14.
21. Романовский Ю. М., Степанова Н. В.,Чернавский Ц. С. Математическое моделирование в биологии. М.: Наука, 1975. 343 с.
22. Turing А.М.The chemical basis of morphogenesis- Phil. Trans. Roy.Soc. London В, 1952, 237, p. 37-72.
23. Нейман Дж. фон. Теориясамовоспроизводящихся автоматов. М.: Мир, 1971. 382 с.
24. Рабинович М. И. Стохастическиеавтоколебания и турбулентность.- УФК, 1978, 125, №1,с.123-168.
25. Mandelbrot В.В.Fractals. San Francisco: W. Н.Freeman and Co., 1977. 365 p.
26. Хоффман У. Система аксиом математическойбиологии.- В кн.: Кибернетический сборник. М.: Мир, 1975, вып. 12, с. 184-207.
27. Математические проблемы в биологии:Сб. статей. М.: Мир, 1962, с. 258.
28. Гарднер М. Математические досуги.М.: Мир, 1972, с. 458.
29. Эйген М., Винклер Р. Игра жизнь. М.:Наука, 1979, с. 53.
30. Аладъев В. 3. Кибернетическоемоделирование биологии развития.- В кн.: Параллельная обработка информации ипараллельные алгоритмы. Таллин: Валгус, 1981, с.211-280.
31. Вольперт А. .0., Худяев С. И. Анализв классе разрывных функций и уравнения математической физики. М.: Наука, 1975.394 с.
32. Андронов А. А., Витт А. А., ХайкинС. Э. Теория колебаний: Предисловие к первому изданию. М.: Физматгиз, 1959,с. 11-12.
СИНЕРГЕТИКА И ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНИКЕ,
ЭКОНОМИКЕ И СОЦИОЛОГИИ
Гуманитарная страницаАнатолия Пинского
Научный коллективкафедры систем автоматического управления ТРТУ под руководством профессораА.А.Колесникова проводит исследования в области синергетических системуправления. Развит принципиально новый подход к синтезу систем управлениянелинейными многосвязными объектами, основанный на концепции введенияпритягивающих (инвариантных) многообразий-аттракторов.
На основесинергетического подхода осуществлен прорыв в трудной проблеме синтеза системуправления широким классом нелинейных многомерных объектов, что позволиловпервые разработать общую теорию и методы аналитического конструирования системскалярного, векторного, разрывного, селективно-инвариантного,многокритериального и терминального управлений нелинейными динамическимиобъектами различной физической природы, в том числе и с учетом ограничений накоординаты и управления.
Теория и методы синтезасинергетических систем были использованы для решения крупных прикладных задачуправления, в том числе:
— впервые в мировойэнергетике решена известная своей сложностью проблема синтеза многосвязныхсистем согласованного управления электромеханическими процессами в турбогенераторах, которые принципиально превосходят существующие системы иобладают предельными свойствами;
— разработан новыйметод синтеза систем векторного управления общим классом манипуляционныхроботов по их полным нелинейным моделям движения.
Аналогичные результатыполучены также в задачах управления нелинейными электроприводами, движущимисяобъектами и др.
«Информационныйджинн», стремительно ворвавшись в современное общество, резко снизил«время полураспада знаний». Это непосредственно касается и сферыобразования и, конечно, концепции ее информатизации.
С 1993 года прошлонемногим более четырех лет, а уже остро ощущается необходимость актуализацииконцепций системной интеграции информационных технологий в высшей школе(редакция 1993 года), информатизации высшего образования Российской Федерации(утверждена 28 сентября 1993 года) и развита сети телекоммуникаций в системевысшего образования Российской Федерации (утверждена 31 марта 1994 года).
Работа по актуализацииэтих концепций выполнена в Государственном научно-исследовательском институтесистемной интеграции совместно с вузами и другими организациями по поручениюМинистерства общего и профессионального образования Российской Федерации.Разработана единая концепция информатизации общего профессиональногообразования. В настоящей публикации редакция этой единой концепции приводитсяв изложении.
1. Цели, задачи иосновные направления информатизации сферы образования России. Сегодня передРоссией стоит проблема переосмысления национальной хозяйственной деятельности,а главное изменений, которые в ней возможны и мыслимы. На все пространство нынесуществующей экономической деятельности необходимо должным образом наложитьпространство идей. Решение этой проблемы по плечу только населению, имеющемувысокий образовательный уровень, соответствующий современным требованиям.
Общество объективноживет в режиме развития, подчиняется законам развития. Идея развития — это идеяэнергичная, перспективная, беспроигрышная. Для России эта идея сама по себеимеет преимущество, и она мобилизует все прочие преимущества, все еще имеющиесяу страны, в том числе потенциал образования.
В Концепцииинформатизации высшего образования Российской Федерации (1993 г.) былообъявлено, что стратегическая цель информатизации образования состоит вглобальной рационализации интеллектуальной деятельности за счет использованияНИТ, радикальном повышении эффективности и качества подготовки специалистов доуровня, достигнутого в развитых странах, т.е. подготовки кадров с новым типоммышления, соответствующим требованиям постиндустриального общества.
В результате достиженияэтой цели в обществе должны быть обеспечены массовая компьютерная грамотность иформирование новой информационной культуры мышления путем индивидуализацииобразования.
Эта цель информатизацииобразования по своей сути является долгосрочной и потому продолжает сохранятьсвою актуальность.
Глобальная цельинформатизации сферы образования является многофакторной, включающей в себяцелый ряд целей и подцелей.
Сегодня главная цельинформатизации состоит в подготовке обучаемых к полноценному и эффективномуучастию в бытовой, общественной и профессиональной областях жизнедеятельности вусловиях информационного общества. Кроме главной цели путем информатизацииобразования необходимо обеспечить достижение следующих подцелей:
повышение качестваобразования;
увеличение степенидоступности образования;
повышениеэкономического потенциала в стране за счет роста образованности населения(человеческий капитал);
интеграциянациональной системы образования в научную, производственную,социально-общественную и культурную информационную инфраструктуру мировогосообщества.
Стратегическими задачиразвития информатизации образования являются следующие:
Подготовка кадров,способных осуществить решение поставленной масштабной цели повышения качестваобразования с использованием перспективных информационных технологий.
Анализ уровнейцелесообразного применения информационных технологий для различных направленийи ступеней подготовки специалистов. Научное обоснование методологииинформатизации общего и профессионального образования.
Научное обоснованиеметодологии информатизации специализированного образования в областиинформатики и вычислительной техники. Методологические проблемы разработки иоптимального применения новых информационных технологий в сфере образования.
Разработка новыхпринципов и методов представления, обработки данных и знаний.
Разработка компьютерныхобучающих систем.
Создание системыстандартизации информационных технологий, разработка методик сертификациипрограммных и технических образовательных средств.
Разработкаконструктивных подходов и организационных форм создания товарного методическогокомпьютерного обеспечения образовательного процесса.
Создание единоготелекоммуникационного сетевого пространства сферы образования.
Развитие единой системыбаз данных и информационных ресурсов в сфере образования.
Обеспечение массовогодоступа к единой системе баз данных и информационных ресурсов сферы образованияРоссии для всех групп пользователей.
Внедрениеинформационных технологий в сферу образования имеет смысл, если это позволяетсоздать дополнительные возможности и организационно-технические ресурсы, аименно:
(1) доступ к большомуобъему учебной информации;
(2) образная нагляднаяформа представления изучаемого материала;
(3) поддержка активныхметодов обучения;
(4) модульный принциппостроения, что позволяет тиражировать отдельные составные части информационной технологии;
(5) поддержкаинформационной технологии соответствующим научно-методическим материалом.
Основными направлениямиразвития информатизации национальной системы образования должны являться:
Информатизацияпроцессов обучения в общем и профессиональном образовании.
Получение обучаемыминеобходимого, определенного государственными образовательными стандартамиуровня знаний, умений и навыков в области общей и профессиональной«информационной культуры».
Создание информационнойинфраструктуры сферы образования.
Информатизацияпроцессов управления образованием.
Информатизация научныхисследований и разработок, которые проводятся в национальной системеобразования.
Оснащение сферыобразования современными информационно-вычислительными средствами ителекоммуникационной техникой.
Создание и развитиесовременной системы дистанционного образования.
Для научногообоснования методов и средств проведения работ по информатизации сферыобразования должны быть в опережающем порядке проведены исследования последующим направлениям:
1.Разработка методовмоделирования и концептуального проектирования процессов информатизации образования.
2.Содержание иметодология преподавания знаний, умений и навыков по информационным технологиям общего назначения (информатика) от начального до послевузовскогообразования и обеспечения преемственности в развитии знаний, умений и навыковна всех этапах непрерывного образования.
3.Анализ и обоснованиецелесообразности и пропорций использования ИТ и традиционных методов в обучениипо всему образовательному циклу от начального до послевузовского.
4.Исследование проблемобеспечения всех видов безопасности обучаемых в условиях использования ИТ икомпьютерной техники.
5.Методология созданияавтоматизированных систем обучения (АСО) и их компонент (автоматизированныеучебники, курсы, практикумы и т.д.).
6.Анализ и обоснованиесодержания и структуры АСО в различных видах профессионального образования(гуманитарного, технического и др.).
7.Создание методикпреподавания в условиях применения АСО.
8.Методология контролякачества обучения с использованием ИТ по всему образовательному циклу и вовремя профессиональной переподготовки специалистов.
9.Анализ и обоснованиецелесообразного соотношения профессионального обучения в реальных имоделируемых с использованием ИТ профессиональных средах.
10.Исследования вобласти перспективных базовых ИТ — программно-технических,телекоммуникационных, мультимедийных и т.д.
Пo результатамвыполнения НИР по всем приведенным направлениям после авторитетной экспертизы должны вырабатываться нормативные и/или рекомендательные документыМинобразования России.
2. Непрерывностьобразования как основная идеология его реформирования, развития иинформатизации.
Для России сегодняпервостепенными являются вопросы не о том, что будет с системой образованиячерез 50 лет, хотя это тоже очень важно, а о том, что необходимо сделатьсегодня, завтра, в ближайшие годы, чтобы выйти из кризисного состояния,стабилизировать обстановку в сфере образования и направить его в руслообщемировых тенденций. Для разработки комплекса мер, гарантирующих достижениецелей развития образования в России необходимо:
Сформулироватьфилософию образования и развития информатизации образования.
Сформулироватьгосударственную образовательную политику и доктрину образования.
Определить стратегию,глобальные и локальные цели образования.
Сформулировать новуюмиссию, роль и место сферы образования в современной России.
Исключительно важнымявляется условие, в соответствии с которым реформирование сферы образования иее информатизация должны в обязательном порядке идти одновременно ивзаимозависимо, а не последовательно или параллельно. Переход сферы образованияна качественно новый уровень без информатизации просто невозможен. Центральнымпонятием настоящего документа является понятие «образования». Привсей распространенности и, казалось бы, устойчивости понятия«образования» смысл, вкладываемый в него, все еще требует серьезногонаучного анализа и обоснования. Можно выделить, по меньшей мере, четыре аспектаего содержательной трактовки:
образованиекак ценность;
образованиекак система;
образованиекак процесс;
образованиекак результат.
Понять и оценитьистинную сущность образования как сложного, многопланового явления можно лишь вединстве этих аспектных характеристик. При этом не следует смешиватьмакросистемную характеристику образования как целостного социального явления иего же системную характеристику KBK совокупности взаимосвязанных подсистемразличных звеньев общего и профессионального образования — дошкольного,школьного, среднего и высшего профессионального, послевузовского и т.д. Срединаиболее прогрессивных идей человечества конца нынешнего столетия существенноеместо занимает идея непрерывного образования. Ее главный смысл — постоянноетворческое обновление, развитие и совершенствование каждого человека напротяжении всей жизни. Это влечет за собой и процветание всего общества. Характерно, что понятие «непрерывное образование» впервые прозвучалов 1972 году, то есть практически одновременно с зарождением рыночной экономики.Именно рыночная экономика в силу чрезвычайной подвижности своей конъюнктурывынуждает людей постоянно учиться и переучиваться — и в случае перемены работыили профессии, и в случае, когда человек остается на своем рабочем месте длительноевремя — к этому его вынуждают постоянные поиски производства новых товаров илиуслуг, повышение их качества, удешевления технологий в условиях острейшейконкуренции. На новом этапе экономической реформы в России необходимообеспечить системное реформирование содержания образования, создать механизмего постоянного обновления. При этом основополагающая цель состоит в переходе кмногообразному и непрерывному образованию, охватывающему всю активную жизньчеловека. Многообразие и непрерывность должны выступать не только какперспективные тенденции, но и как условия достижения нового качестваобразования. Построение системы непрерывного образования — проблемачрезвычайно сложная. Создание ее потребует в перспективе коренной перестройкивсего содержания образования, начиная с детского сада, переналадкиорганизационных основ образования и т.д. Сегодня Россия находится в самомначале этого пути. На этом этапе основными противоречиями, по-видимому,являются противоречия, обусловленные корпоративностью, ведомственнойразобщенностью образовательных структур, их замкнутостью и самоизоляцией вомногих аспектах их деятельности: содержательной, организационной, кадровой ит.д. Переход к непрерывному образованию должен преодолеть ориентациютрадиционных образовательных процессов на поверхностную«энциклопедичность» содержания, перегруженность информационным ифактологическим материалом, не связанным с запросами учащихся или нуждамиобщества. Предстоит переориентировать учебно-воспитательный процесс с воспроизводстватолько образцов прошлого опыта человечества на освоение способов преобразованиядействительности, овладение средствами и методами самообразования, умениемучиться. Образование должно быть обращено к будущему, к тем проблемнымситуациям, разрешение которых предполагает использование научных знаний вкачестве средства практической деятельности. Такая постановка целей общегообразования, естественно, должна вывести на ведущее место трудовую подготовкушкольников. Аналогично — профессиональные учебные заведения всех уровнейдолжны быть переориентированы — от обучения студентов каким-либо конкретнымпрофессиям «на всю жизнь» к предоставлению им, в первую очередь,широкого базового профессионального образования. Приводимые ниже принципыразвития непрерывного профессионального образования разделены по основанию парыкатегорий диалектики «содержание-форма». Причем, содержательныйаспект, в свою очередь, делится на два: состав подсистемы«содержание» и ее структурные связи. Целесообразно выделить трипринципа построения состава «содержания», соответствующих разнымвекторам движения человека в образовательном пространстве непрерывногообразования:
(1) Принципмногоуровневости профессиональных образовательных программ предполагает наличиемногих уровней и ситуаций базового профессионального образования (вектордвижения вверх).
(2) Принципдополнительности (взаимодополнительности) базового и последипломногопрофессионального образования. Этот принцип относится к «вектору движениявперед» человека в профессиональном образовательном пространстве.
(3) Принципманевренности профессиональных образовательных программ относится к векторудвижения человека в профессиональном образовательном пространстве — «погоризонтали».
Другим направлениемреализации является рассмотрение непрерывного профессионального образования каксистемы образовательных процессов (образовательных программ), направленных наобеспечение становления и дальнейшего развития профессионализма специалистов всоответствии с их личностными потребностями и социально-экономическимитребованиями общества.
3. Концептуальныепринципы развития информатизации сферы образования
Нынешнюю ситуацию вмире информационных технологий можно сравнить с положением, создавшимся вскорепосле изобретения печатного станка. Станок изобретен и теперь все зависит оттого, кто и какие книги будет печатать. В сравнении с этим проблемысовершенствования полиграфии оказываются вторичными. Лимитирующим фактором всовременных ИТ являются не средства вычислительной техники, а кадры, способныеставить содержательные задачи и находить новые области эффективного приложенияи использования компьютеров. Успехи нашей страны в обозримом будущем, еевозможности выбрать и реализовать оптимальную историческую траекторию во многомсвязаны с развитием информационной сферы. Последнее, в первую очередь, зависитот квалификации кадров, которая в решающей степени определяется системойобразования. В Концепции информатизации высшего образования РоссийскойФедерации (утверждена 28 сентября 1993 г.) был выдвинут, исходя из общихпредставлений синергетики, принцип «островной» информатизации. Всоответствии с ним «фазовый переход» системы образования к новыминформационным технологиям должен был начаться с помощью нескольких «центровкристаллизации» в отдельных региональных структурах. Последние играли рольфлагманов, на опыте и ошибках которых могут учиться другие, в которые должныбыть вложены основные средства. Жизнь полностью подтвердила положительную рольпринципа «островной» информатизации. Выживание части российских ВУЗовво многом обусловлено необходимостью и гетерохронностью процессов,разворачивающихся в образовательном пространстве России.
Поскольку принцип«островной» информатизации все еще сохраняет свою актуальность дляцелого ряда образовательных учреждений во многих регионах, полезно повторить,что практически этот принцип означает следующее:
а) выделение и/илисоздание в системе образования ключевых opгaнизационных, учебных, социальных иуправленческих подструктур, допускающих интегральную информатизацию и способныхслужить «островами», начиная с которых может начать развертыватьсяпроцесс глобальной информатизации образования;
б) проведение иобеспечение в этих подструктурах процесса системной интеграции информационныхтехнологий, включающего одновременно, как адаптацию информатизируемых учебныхкурсов и структур к современным ИТ и адаптацию уже существующих образовательныхтехнологий к требованиям, предъявляемым этими структурами, так и одновременноесоздание взаимно совместимых новых организационных структур и новыхинформационных технологий;
в) создание и поддержкуусловий, обеспечивающих pacпрocтpaнeниe процесса разработки и использованияинформационных технологий в системе образования с этих «островов»информатизации на систему образования в целом. При этом предлагаемая«островная» методология должна и дальше учитывать и допускатьсуществование, развитие и конкуренцию различных информационных технологий. Ссистемных позиций необходимо обеспечить существование, взаимосвязь и взаимовлияниепопуляции информационных технологий в образовании, науке, промышленности,экологических структурах и т.п., в том числе и резко отличающихся от«островных» информационных технологий. Недооценка этого приводит,как это уже неоднократно имело место, к насильственному директивному внедрениюНИТ в несвойственную им среду различных по своему характеру образовательныхучреждений, где они могут быть отторгнуты, и в результате — к отрывусуществующих образовательных технологий от динамики процесса информатизациисферы образования и общества в целом. Поэтому «островная»методология должна использовать различные методы сбалансированной финансовой испециальной поддержки и конкуренции pазноpодных информационных технологий в образовательномпроцессе. Концептуальными принципами, обеспечивающими реализацию процесса информатизациисферы образования являются нижеследующие. Принцип системности. Изменения современногомира связаны не только переменами в технологиях, культуре, идеологии, в образежизни, но и с изменением системных свойств нашего мира — усложнением,появлением новых субъектов и уровней управления, новых механизмов ипpичинно-следственных связей. Поэтому ответ на этот вызов современности долженбыть связан не с отдельными пусть даже очень полезными мерами, а с изменениемсистемных свойств объектов информатизации. Таким образом, цель процесса информатизацииобразования России — это изменение системных свойств сферы образования и, в первуюочередь, высшей школы, с целью повышения ее восприимчивости к инновациям, предоставлениявозможностей активного целенаправленного использования мировой информационной магистрали,новых возможностей влиять на свою образовательную научную, профессиональнуютpаектоpию, а с ними и на историческую тpаектоpию России. Принцип инвариантности.В настоящее время широко обсуждаются различные концепции дальнейшегоpефоpмиpования сферы образования нашей страны. Они отражают различныеполитические курсы, разное отношение к пpеобpазованиям экономической исоциальной системы, представления об идеалах и целях развития. ПpедлагаемаяКонцепция является независимой, инваpиантной относительно выбоpа того или иноговаpианта pефоpмы системы образования, котоpый является в большой степенивыбоpом, пpежде всего, в политических, экономических и управленческих сфеpах.
Принцип «точкиопоpы». Аpхимед утвеpждал, что если ему дать точку опоpы, то он пеpевеpнетЗемной шаp. В pоссийской сфеpе образования такой точкой опоpы, ключом к pешениюмногих пpоблем, сегодня является инфоpматизация, котоpая облегчает pешениемногих пpоблем, накопившихся в обpазовательных учpеждениях и в оpганах управленияими.
Инфоpматизация — немода, не компания и не одна из многих временных социальных пpогpамм. Она — инфpастpуктуpа, несущая конструкция, точка опоpы, на которой можно строитьсамые разные образовательные, научные, социальные проекты. Принцип«критической массы». Сфера образования и, в первую очередь, высшаяшкола является открытой нелинейной системой, способной к парадоксальному«антиинтуитивному» поведению. При этом «очевидные» и«естественные» решения могут приводить к противоположным от ожидаемыхрезультатам. Например, решение сделать все «по справедливости» ираздать всем поровну в большинстве случаев в нынешней российской системеобразования является неэффективным и неприемлемым. Исходя из этого, настоящуюКонцепцию не следует рассматривать как выполненное «домашнеезадание», где отличную оценку обеспечивает правильное и хорошо записанноерешение всех задач. Здесь более уместна метафора «степной реакции ».Если «критическая масса » не достигнута, то положительные обратныесвязи не начинают работать в полную силу. Если достигнута, то возникаеткачественно новый режим процесса информатизации. Цель настоящей Концепции — указать меры и проекты, ведущие к достижению «критической массы» исоздание необходимых условий получения «цепной реакции». Принципсамовоспроизводства. Информатизация связана с рождением нового мира, с новымииндивидуальными, социальными, научными технологиями, с новыми алгоритмамиразвития цивилизации. Информатизация одновременно является и следствием этихглубинных процессов, и их необходимым условием. При этом схемасамовоспроизводства выглядит следующим образом. Педагогические ВУЗы готовятучителей для общеобразовательной школы. Педагоги школ готовят своих выпускниковдля поступления в ВУЗы. Высшая школа готовит специалистов по информатике, даетзнания, соответствующие определенному уровню информационной культуры.Специалисты по информатике создают новые информационные технологии и проекты, развиваютинформатику как науку. Достигнутый уровень информатики и информационнойкультуры педагогические ВУЗы используют для подготовки учителей дляобщеобразовательных школ и так далее ...
4. Системная интеграцияинформационных технологий в сфере образования. В традиционном понимании,образование — это, несомненно, система. Система образовательных(государственных и негосударственных) учреждений, различающихся по самым разнымпараметрам, но, прежде всего, по уровню и профилю. Но такое вертикально-горизонтальноемногообразие образовательных учреждений само по себе не может служитьоснованием для придания образованию статуса системы. Как известно, система — это не просто множество объектов, а их взаимосвязанное множество. Именно в этомслучае система приобретает интегративные, новые качества, не выводимыенепосредственно из качеств входящих в систему компонентов и не являющиесяпростой механической суммой качеств частей, образующих систему. Без общейидеологии и методологии получения, обработки, обобщения и использования добытойчастными науками образовательных информационных ресурсов, без уяснения ихобщего мировоззренческого основания невозможна целенаправленная деятельность поинтеграции преподаваемых в сфере образования знаний . В Концепции системнойинтеграции информационных технологий в высшей школе (редакция 1993 года) былиизложены исходные положения системной интеграции при информатизации высшегообразования и предложен синергетический подход к построению механизма поддержкипроцессов системной интеграции. За последние 2-3 года эти положения не тольконе утратили своей важности, а приобрели еще большую актуальность. Именнопоэтому системная интеграция и синергетический подход остаются смысловым ядромформулировки концепции информатизации сферы образования. Ниже приводятсяосновные положения этого ядра. Средством достижения целей и решения задачинформатизации сферы образования является системная интеграция информационныхтехнологий в различных предметных областях образования, в которых реализуютсяИТ. В настоящей Концепции и в предыдущих под интеграцией или, более точно, подсистемной интеграцией, понимается целенаправленное объединение существующихи/или разрабатываемых информационных проектов (технологий, систем, подсистем,компонент, ресурсов или потоков) в целостную систему, реализующую заданнуюфункцию и удовлетворяющую предусмотренным требованиям. Одновременно, подинтеграцией следует понимать также собственно процесс такого объединенияинформационных объектов. Таким образом, системная интеграция понимается и каксредство, и как процесс. Применительно к сфере образования системнаяинтеграция представляет собой также обобщение методов и средств, используемых вавтоматизированных информационных системах с целью создания обучающих технологий,обеспечивающих расширение круга решаемых задач при уменьшении количества типовтехнических и программных средств информационно-вычислительной техники. Вопроссостоит в том, возможно ли простое соединение информационных технологий исистем различных уровней или они отражают совершенно различные типы логики и,следовательно, речь идет о целесообразности, возможности или невозможностисистемной интеграции упомянутых выше информационных систем, проектов итехнологий.
С учетом сказанноговыше, основная мысль обеспечения системной интеграции информационных технологийв образовании состоит в том, чтобы один информационный метод сопровождалпользователя в качестве обучаемого с дошкольного возраста до достижения импрофессионального уровня и далее. На протяжении всех лет обучения следует какбы «жить» в единой информационно-образовательной среде, а не«прыгать» с одной ступени на другую, от одного подхода к другому.«Единая среда» обучения должна интегрировать в себе традиционные и новыеинформационные технологии, в том числе появляющиеся вновь в результатетехнического прогресса и развития средств информатики. Программный методобучения, реализующий такую информационную среду (технологию), должен быть,прежде всего, инструментом. Целью реализации системной интеграции как средстваявляется создание успешно интегрирующихся информационных технологий всоциально-психологической среде образования, а не только в программно-машинномкомплексе. Последний является всего лишь элементом указанной среды обучения. Дляулучшения процесса целеполагания при разработке информационных технологий ипроцессов предлагается понятийно дифференцировать составляющие элементысистемной интеграции следующим образом.
Методно-конфигурационнаяинтеграция — построение конфигураций (совокупностей) методов (видовобеспечения интеграции) по заданным параметрам для реализации требуемыхфункций, основанное на выборе из уже существующих методов, либо проектированиеновых методов с последующим созданием целостной структуры этих конфигураций.
Процедурно-технологическаяинтеграция — создание целостной системы организационно-технических процедуррешения комплекса задач.
Комплекснозадачнаяинтеграция — создание из имеющейся номенклатуры задач целостной структурыкомплекса или ансамбля задач.
Функционально-конфигурационнаяинтеграция — декомпозиция части целевых функций с последующей комплекснозадачной интеграцией.
Системная интеграция — создание полной структуры целевых функций, оптимальная декомпозиция ипоследующая функционально-конфигурационная интеграция.
Процесс системнойинтеграции информационных технологий в сфере образования реализуется путемиспользования следующего сценария, в котором оперируют соответствующимипонятиями. Совокупность взаимодействующих между собой технических и программнымиэлементов, выполняющих некоторую функцию образовательной информационнойтехнологии, определяется как программно-техническая конфигурация. Элементамитакой конфигурации (конфигурационные элементы) могут быть любые техническиеустройства. А также программы и программные комплексы. Известно, чтоконфигурационный элемент может работать в нескольких режимах. При этом егохарактеристики в различных режимах могут отличаться друг от друга. Такимобразом, хотя конфигурационный элемент как объект представляет единое целое,его самого можно рассматривать как совокупность каких-то элементов,различающихся между собой. Принято их считать виртуальными элементами. То есть,виртуальным элементом является конфигурационный элемент, работающий вопределенном режиме. Естественно, встроенный в конкретную системуконфигурационный элемент может функционировать в одном «виртуальном»режиме или переключиться между различными режимами. Выше было отмечено, чтоконфигурационные элементы могут быть двух типов, а именно технические элементы,т.е. все технические устройства, и программные элементы, это все программы,которые установлены в конфигурации. Поскольку технические и программныеэлементы конфигурации взаимодействуют друг с другом, ее работоспособность и эффективностьнапрямую зависит от взаимодействующих элементов. В нормально функционирующей конфигурации,непосредственно взаимодействующие элементы должны быть совместимы. При этомэлементы находятся и в отношении взаимообуславливающего функционирования, т.е.функционирования одних технических и программных элементов делает возможнымфункционирование других технических и программных элементов. В свою очередь,если последние не функционируют, то не могут функционировать и первые.
Структура функций«системного интегратора», физического или юридического лица,осуществляющего собственно системную интеграцию информационных технологий,определяется соответствующим алгоритмом.
Системный интегратор — лицо или организационно-технологическая единица, осуществляющая в качестве основнойдеятельности проектирование (разработку), создание, внедрение и последующеесопровождение интегрированных информационных технологий и систем. Местопроектной деятельности в общей деятельности системного интегратораопределяется, исходя из следующей структуризации: Надпроектная деятельностьсистемного интегратора, заключается в мониторинге его системного окружения,сборе, анализе и закреплении имеющегося опыта в области системной интеграции исмежных с ней областях, мониторинг потенциальных пользователей, возможныхпартнеров по системной интеграции, разработке типовых проектов, веденииклассификатора и банка базовых конфигураций программно-технических комплексов.
1. Проектнаядеятельность направлена на разработку и внедрение интегрированных информационныхтехнологий и систем.
2. Проектнаядеятельность системного интегратора может протекать в одном из режимов:монопроектном и мультипроектном. При монопроектном режиме функционированиясистемный интегратор разрабатывает и создает проекты системной интеграциипоследовательно. При мультипроектном режиме работа ведется над несколькимипроектами одновременно с согласованием распределения ресурсов между проектами сучетом рабочих сетевых графиков.
3. Сопровождениеинтегрированных систем — деятельность системного интегратора по поддержаниюбесперебойного функционирования установленных им интегрированных информационныхтехнологий и систем, их развитию и адаптации к изменившимся условиям.
4. Деятельность пореализации автономных компонент интегрированных систем заключается в выделениииз разрабатываемых интегрированных систем программно-технических единиц икомплексов для их дальнейшего коммерческого использования -тиражирования сцелью получения дополнительных финансовых ресурсов для стимулирования и развитиядеятельности системного интегратора.
5. Деятельность поуправлению и поддержанию функционирования системного интегратора необходима дляизбежания процессов нарушения его научно-производственной деятельности, всостав которой входит мониторинг, выработка, принятие и реализациясоответствующих управляющих воздействий. С целью использования современныхметодов для обеспечения собственно процесса интеграции ИТ в состав ядраформулировки Концепции информатизации сферы образования одновременно ссистемной интеграцией входит и синергетический подход.
5. Синергетическийподход к развитию информатизации сферы образования За последнее десятилетиеэкспансия синергетики охватила не только различные области науки, но и прониклав сферы человеческой деятельности, носящие сугубо прикладной характер. Какследствие этого процесса растет число словосочетаний, использующих этот терминв самых неожиданных контекстах. Так, например, появился термин«синергетические начала образования ». Синергетика дает общиеориентиры для научного поиска, для прогнозирования и моделирования процессов всложных социальных системах. Ярким представителем таких систем является сфераобразования.
При этом возможностьпрогнозирования появляется, исходя из принципов:
(1) «изцелей» процессов;
(2) «oт целого»,исходя из общих тенденций развертывания процессов в целостных системах(средах);
(3) из идеала,желаемого человеком и согласованного с собственными тенденциями развитияпроцесса в средах.
Целью развитиясистемной интеграции информационных технологий в образовании является повышениеэффективности системы за счет получения синергетического эффекта.
Синергетический эффект- это эффект взаимосвязи и взаимодействия, не аддитивный по отношению кэффектам. Здесь синергетический подход предполагает, что процессы интеграцииисследуются путем порождаемого ими синергетического эффекта. Синергетикапризвана играть роль своего рода метанауки, подмечающей и изучающей общийхарактер тех закономерностей и зависимостей, которые частные науки считали«своими». Таким образом, синергетика — это научная дисциплина,которая рассматривает закономерности процессов системной интеграции исамоорганизации в различных системах. В отличие от системного подхода, гдеосновное внимание акцентируется на язях частей в целом, синергетика исследуетпричины появления и динамику целостных свойств системы. В системном подходеанализ ведется, как правило, на качественном уровне. Синергетика изучаетколичественные отношения и параметры. Синергетика занимается исследованиемсистем, состоящих из большого (очень большого, огромного) количества частей,компонент или подсистем, другими словами, деталей, сложным образомвзаимодействующих между собой. Слово «синергетика» и означает«совместное действие », подчеркивая согласованность функционированиячастей, отражающихся в поведении системы как целого. То есть предлагаютсябазовые модели, новые понятия и методы, которые могут быть применены в даннойситуации, которые могут стать основой построения новой нелинейной познавательнойпарадигмы, а могут остаться находками в различных дисциплинах.
Огромную роль,вероятно до сих пор не вполне осознанную, в познании сложных закономерностейразвития современного мира сыграли компьютеры, позволившие исследоватьмножество нелинейных математических моделей, описывающих нашу peaльностьвозникла положительная обратная связь. Результаты компьютерного анализаприводят к рождению новых теорий, понятий моделей. Изучение этих моделей спомощью ЭВМ приводит к рождению теорий и моделей нового поколения. Одним изпринципиальных результатов этой «гонки», увлекшей немалую частьнаучного сообщества, стала концепция самоорганизации и саморазвития. Новаяконцепция самоорганизации, выдвинутая синергетикой, отличается от прежних,разрабатывавшихся ранее в рамках кибернетики и системотехники, тем, чтоосновное внимание она обращает на раскрытие конкретных механизмоввзаимодействия компонентов, приводящее к их упорядочению и образованиюустойчивых структур. Синергетика как модель самоорганизации нeceт новыевозможности стратегий и стилистики мышления, дающие нетрадиционные подходы комногим проблемам. В синергетике ставится более общая и широкая проблемаизучения возникновения самой самоорганизации так, как она происходит вестественных, природных процессах. Сначала объекты ведут себя абсолютнонезависимо и в движении не наблюдается никакой взаимной упорядоченности. Такоепервоначальное состояние нередко характеризуют понятием «хаос» и«беспорядок». Затем при некоторых критических значениях поступающей извнеэнергии или информации возникает взаимодействие между объектами и они начинаютучаствовать согласованном, коллективном движении. Беспорядок сменяетсяпорядком, их хаоса возникает определенная устойчивая структура, то естьустанавливается постоянная взаимосвязь между компонентами, которые из прежнихавтономных объектов превращаются в элементы некоторой упорядоченной системы. Свойство неустойчивости систем, которое еще два десятка лет назад считалосьбольшим пороком модели, сегодня выступает в несколько ином свете. Приходитсяуточнять в каком смысле система неустойчива, относительно каких возмущений, накаких временных отрезках. Синергетика на ряде конкретных примеров показала,что для сложных систем существуют малые, но очень эффективные организующие иуправляющие воздействия. В частности в последние годы появился новый разделнелинейной науки — управление хаосом. В фирме IBM близкий подход в приложении корганизационным системам формулируется как принцип; «Контролируемаяанархия кик система управления». Отчасти это связано с необходимостьюдецентрализованного или «двухуровневого управления» (хаос,конкуренция на уровне малых фирм и: эффективное стратегическое планирование науровне транснациональных корпораций). Это, в свою очередь, связано с необходимостьюобработки больших информационных потоков в «режиме реальноговремени».
Утверждения иположения, приведенные выше, являются фактически концепцией в концепции, тоесть концепция самоорганизации — основная мысль реализации пpoцeccaинформатизации сферы образования. Цивилизация стоит на пороге информационногобудущего. «Виртуальная реальность» со средствами массовой информации,электронной почтой, глобальными компьютерными сетями уже существенно изменилимир. Моделирование, имитация, компьютерные игры и учебники, средствапредставления информации вышли на первый план. Но это именно те средства,которыми первой начала пользоваться синергетика.
Ниже приводятся примерывозможных подходов к решению методами синергетики ряда современных прикладныхзадач, которые имеют самое непосредственное отношение к информатизации сферыобразования. Более того, только наука высшей школы сегодня в состоянииобеспечить практическое решение таких задач и применение их в реальной жизни, втом числе, в первую очередь, в области подготовки соответствующихспециалистов. Во множестве ситуаций стало принятым жаловаться на недостатокинформации, необходимой для конкретного анализа, принятия ответственных решенийи так далее. В то же время синергетика зачастую сталкивается с прямопротивоположной ситуацией. Не ясно, например, что делать с уже собраннойинформацией, что следует выделить и уточнить, а что «забыть».Типичные примеры приводят данные, поступающие с искусственных спутников Земли(ИСЗ), с сейсмических станций, метеорологические и океанографическиенаблюдения. Огромные массивы информации в этих важных сферах очень часто неулучшают понимание исследуемых процессов, не дают возможностей для их прогноза.Другими словами, упорядочение информации, выделение в ней «параметров порядка»,анализ вопросов, которые можно задать, располагая этой информацией, выходят напервый план во многих приложениях синергетики. Синергетика предлагает методырешения этих проблем. Вместо большого числа факторов, от которых зависитсостояние системы (так называемых компонент вектора состояния), рассматриваютсянемногочисленные параметры порядка, от которых зависят компоненты векторасостояния системы и которые, в свою очередь, влияют на параметры порядка. Впереходе от компонент вектора состояния к немногочисленным параметрам порядказаключается смысл одного из основополагающих принципов синергетики — такназываемого принципа подчинения (компонент вектора состояния параметрампорядка). Обратная зависимость параметров порядка от компонент вектора состоянияприводит к возникновению того, что принято называть круговой причинностью. Парадокс соответствия. Это еще одно направление синергетики, которое являетсяочень важным. Оно родилось из следующей проблемы. Тех, кто впервые знакомится синформатикой, обычно поражает несоответствие между огромным количествоминформации, которое содержится в цветном изображении объекта и незначительнымобъемом, который отведен для него в головном мозге. Вывод из этогонесоответствия прост: информация в мозге обрабатывается и хранится совсем нетак, как в компьютере. Вероятно, мозг выделяет что-то наиболее важное в каждомизображении, сцене, событии, с чем и имеет дело в дальнейшем. При таком подходеглавной проблемой становится научить ЭВМ «выделять» необходимое и«забывать» ненужное. Трудно и невозможно переоценить важностьрешения этой проблемы. Одна из принципиальных задач синергетики — научитьпользователей умению хранить перерабатывать, передавать и анализировать большиеи даже огромные информационные потоки. Объемы научной, экономической,статистической и прочей информации столь велики, что возникла диспропорциямежду скоростью получения и передачи информации и возможностями ее обработки,которую необходимо преодолеть. Традиционно обработка массивов информации происходитлинейно — обрабатывается, запоминается, передается и так далее. В синергетикеэто происходит иначе. Здесь происходит как параллельная, так и последовательнаяобработка информации. За счет запараллеливания процессов происходит повышениенадежности и увеличение скорости обработки информации. В традиционном подходеописание системы строго децентрализованно. В синергетическом подходе идетерминизм, и случайность в определенном смысле уравниваются в своих правах. Втрадиционном подходе все процессы выходят на некий устойчивый режим, асинергетика акцентирует свое внимание в областях потери устойчивости — околонеустойчивых точек — окрестностях фазовых переходов. Это ее специфическаячерта.
СИНЕРГЕТИКАИ ИНТЕРНЕТ?
Это вопрос далеко нетривиальный. По крайней мере, не имеющий ответа применительно роли ИНТЕРНЕТ вполучении современного образования. Вполне очевидно, что ИНТЕРНЕТ уже сегодняможет быть областью изучения его специалистами из различных областей знаний — программистов, системщиков, методологов, преподавателей, обучающихся,психологов, математиков, лингвистов, филологов, философов. Однако, стольпристальное внимание со стороны представителей самых разных научных профессийвовсе не гарантирует создания и/или осознания какой-то цельной картины, общегоподхода к пониманию проблем глобальной компьютерной сети. В результатерождается проблемное поле междисциплинарного исследования, вбирающее в себяразличные подходы, языки описания, модели и теории путем использования приемовсинергетики. Пользователь ИНТЕРНЕТ, к примеру, может увидеть с помощьюнекоторой компьютерной программы, сервер своего провайдера, страницынеобходимых ресурсов, серверы новостей. Можно также узнать статистику ростачисла серверов, статистику обращений к своей странице, маршруты своих запросов.Однако увидеть ИНТЕРНЕТ «вообще» не может, так в этом качествеИНТЕРНЕТ вещь эмпирически ненаблюдаемая, уже хотя бы потому, что пользовательвсегда включен в ИНТЕРНЕТ — то есть он всегда «внутри» сети, сетьвсегда его среда. Поэтому остается либо пускаться в философские спекуляции(«спекуляция» от латинского слова speculate — означает наблюдениеочами разума, умозрение, умопостроение), либо решать свои конкретные жизненныепроблемы, отказавшись от попыток найти ответ на этот вопрос. При этом следуетпредполагать, что размышления по поводу того, «что такое ИНТЕРНЕТ»могут быть весьма плодотворными, не только в чисто теоретическом, но и впрактическом аспекте. Во всяком случае, мыслить на эту тему, скорее всегополезнее, чем не мыслить. Для осмысления этих проблем предлагается методология(условно названая АДТ-методология), использующая методологические проблемы ипринципы теоретизации двух подходов — синергетики и квантовой механики. Такаяметодология — это скорее философия, то есть общий, принципиально незавершенныйподход, идея оценки фактов, метатеория, позволяющая подбирать и достраиватьконкретные теории с тем, чтобы говорить о содержательных моделях,математическом аппарате, критериях рациональности, способах верификацииданных.
С точки зренияАДТ-методологии, ИНТЕРНЕТ — это сложная, самоорганизующаяся самореферентнаякоммуникативная система, обладающая эмерджентными (внезапно появляющимися,неожиданными) свойствами, для описания которой необходимо учитыватьтеоретические принципы квантовой механики наблюдаемости и дополнительности, атакже синергетические принципы подчинения и круговой причинности. Этовысказывание не есть определение — в силу того, что его центральные понятияздесь точно не заданы. Это только отправная точка, толчок для соответствующихдискуссий о реалиях, которые следует попытаться понять с помощью предлагаемогоздесь подхода и взгляда. Предложенный выше текст не подразумевает изложениястрогих привил того, как можно познать ИНТЕРНЕТ с помощью предлагаемых к обсуждениюметодов и подходов. Такое изложение противоречило бы сути рассматриваемогопроекта: будь эти правила сформулированы «ясно и отчетливо», онисразу поставили бы под сомнение саму возможность такого познания, понимаемогокак коллективный интерсубъективный процесс коммуникативной самоорганизации. Основная цель этого текста (выше см. абзац курсивом) состоит в том, чтобобратить внимание на фундаментальное значение «принципаприготовления» синергетической системы с тем, чтобы ожидаемый эффект самоорганизациибыл ней, хотя бы частично, реализован. «Синергетическая система»здесь понимается в широком смысле, включая системы внешнего и внутреннегопредоставлен знаний образов, понятий и идей. Самое интересное приложениесинергетики, с точки зрения настоящей концепции, реализуется в настоящее времяв науках о головном мозге и комплекс наук, называемых когнитивными. Это теорияраспознания образов, обучения коммуникации и параллельных самоорганизующихсявычислений. С этих позиций оказывается возможным по-новому взглянуть напроцессы мышления, восприятия знаний, речи, письма — как на процессы,совершающиеся и «внутри» человеческого мозга и «вовне», впространстве коммуникации, синергетического взаимодействия головного мозга — совсеми очевидными и неочевидными опосредованиями. Такой контекст наиболееадекватен для дальнейшего рассмотрения проблем самоорганизации глобальнойкомпьютерной сети. С этой точки зрения центральной проблемой познания ИНТЕРНЕТявляется проблема познания новых форм диалога и коммуникации. В качестве ещеодной теоретической фиксации необходимо отметить, что B сложноорганизованныхсистемах (системах, интуитивно представляемых состоящими из очень большогочисла элементов и их связей, системах открытых, меняющихся) процессыкоммуникации принципиально отличны от процессов в системах с малым количествомэлементов, требуя иного понятийного и методологического аппарата. Такихпонятий как информация, обмен информацией, хранение информации уже недостаточнодля объяснения процессов, происходящих в сложной системе. В каком-то смысле,рассуждения о том, что сеть служит для хранения и обработки информации, похожина рассуждения о том, что океан «нужен» для хранения и обработкиводы. Это в определенной степени не совсем так. В случае с океаном могут быть иболее важные трактовки. Есть основания предполагать, что «океан»ИНТЕРНЕТ ничему не служит, что «океан» существует уже «сам посебе» — со своими бурями, течениями и штилями. С учетом такогопредположения, можно высказать точку зрения, что центральным понятием ляобъяснения процессов, происходящих в сети является понятие самоорганизациикоммуникативного процесса. А именно, самоорганизации — как «тонкой»,сложноорганизованной структуры согласованности коммуникаций, когерентноговзаимодействия, не являющегося следствием какого-то смыслового, целеполагающегоуправленческого воздействия. По крайней мере, вполне корректным может бытьпредложение о способности или возможности такой сложной самоорганизации.
Таким образом,синергетическое описание глобальной сети подразумевает наличие, как минимум,двух уровней рассмотрения — макроуровня, уровня глобальной организации системы,и микроуровня, уровня взаимодействий выделенного элемента (пользователя,сервера). Самым важным качеством синергетических систем является возможностьпоявления новых качеств на макроуровне, которые отсутствуют, если рассматриватьтолько детали. Таким образом набирается целый ряд такого рода особенностей,связанных с информатикой, которые не исследуются в фокусе других подходов,кроме синергетики.
Заключение
Новые информационныетехнологии стремительно развиваются. Мы являемся свидетелями разработкинескольких поколений все более мощного и менее дорогостоящего образовательногооборудования и программного обеспечения. Мы также наблюдаем быстрое и во многомнепредвиденное развитие глобальных сетей. Ежегодно продолжают нарастать темпыразвития НИТ. Налицо общая тенденция к внедрению ИТ для лучшего удовлетворенияиндивидуальных потребностей пользователей. В перспективе развития образованияэта тенденция проявляется в использовании НИТ для содействия все большейиндивидуализации и дифференциации, а также контролю со стороны пользователей(учащихся и преподавателей). Однако эта тенденция должна находить своевоплощение в таком педагогическом подходе, который сосредоточен на активизациидеятельности основных участников учебного процесса (учащихся и преподавателей)и на учете в рамках учебной программы гигантского спектра возможностей по сборуинформации и по коммуникации со своими коллегами посредством использованиятелематики. Расширяющееся применение электронных технологий в областиобразован ведет к тому, что все больше внимания уделяется наиболеецелесообразным путем оценки воздействия НИТ на обучение. Наряду с дальнейшимиспользованием традиционных методов и критериев оценки разрабатываются новыемодели и методики для лучшего понимания эффективности новых технологий иусловий с точки зрения познавательной деятельности. Представляется очевидным,что ход развития НИТ оказывает и будет оказывать сильное влияние не только наобразование, но и на социальное, экономическое и культурное развитие страны вцелом.
Список использованнойлитературы
1. Информатизация образования России:сети, информационные ресурсы, технологии (аналитический доклад). М., ИнститутЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании (ИИТО), 1997, 52 с.
2. Концепция системной интеграцииинформационных технологий в высшей школе.М., 1993, 72 с.
3. Концепция информатизации высшегообразования Российской Федерации (утверждена 28 сентября 1993 г.). М., 1994,100 с.
4. Концепция развития сетителекоммуникаций в системе высшего образования Российской Федерации (утверждена31 марта 1994 г.). М., 1994, 120 с.
5. Развитие современных информационныхтехнологий на основе унифицированных средств информатики массового применения вРоссийской Федерации и за рубежом в 1995-1996 годах (Ежегодный доклад).М., Межрегиональный научно-технический комплекс «Прикладные информационныетехнологии и системы», 1996, 225 с.
6. Агранович Б.Л., Богатырь Б.Н.,Ямпольский В.3. Системный анализ стратегий информатизации образования. М.,«Проблемы информатизации высшей школы», № 3-4 (9-10), 1997, с. 9-13.
7. Аршинов В.И., Данилов Ю.А., ТарасенкоВ.В. Методология сетевого мышления: феномен самоорганизации. М., в сб.«Онтология и эпистемология синергетики», Институт философии РАН,1997, с. 101-118
8. Ваграменко Я.А., Каракозов С.Д.Материалы к Концепции информатизации образования (общее и педагогическоеобразование). М., «Педагогическая информатика», # 3, 1997, с. 67-84.
9. Гершунский Б.С. Философия образованиядля XXI века (в поисках практико-ориентированных образовательных концепций).М.,«ИнтерДиалект+», 1997, 697 с.
10. Данилов Ю.А. Роль и местосинергетики в современной науке. М., в сб. «Онтология и эпистемологиясинергетики», Институт философии РАН, 1997, с. 5-11.
11. Капица С.П., Курдюмов С.П.,Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы.будущего. М., «Наука», 1997,286с.
12. Кучкаров 3.А., Кононенко А.А.,Губанов В.В., Син Ю.Е. Управление проектами системной интеграции.Технологическая линия системной интеграции. Системное управление — проблемы ирешения (сборник статей). М., Концепт, 1997, вып. 8, с. 46-56.
13. Новиков Л.М. Профессиональноеобразование России. Перспективы развития. М.; Исследовательский центр проблемнепрерывного профессионального образования, 1997, 254 с.
14. Попов В.В. Информатизация и проблемыразвития образования (материалы к докладу на заседании Правительства РФ 15августа 1997 г.). М., ЦИАН, 1997, 9c.
15. Советов Б.Я. Информатизация — новыйэтап развития высшего образования России. Санкт-Петербург, Институтмоделирования и интеллектуализации сложных систем, 1997, 7с.
16. Тихонов А.Н., Богатырь Б.Н. Рольинформатики в образовательном процессе. М., «Проблемы информатизациивысшей школы», № 2 (6), 1996, с. 97-99.
17. Шукшунов B.E. 0 проблемахреформирования образования в Российской Федерации (позиция МеждународнойАкадемии Наук Высшей школы). М., МАН ВШ, 1997, 32 с.
Синергетикаи детерминизм
А. Родин
1. Необходимое ивозможное
Необходимость можетбыть понята по крайней мере двояко:
А) Положение вещейнеобходимо, когда его невозможно избежать.
В) Положение вещейнеобходимо, когда его невозможно заменить другим положением вещей, поставить наего место другое положение вещей. Как связаны между собой А и В, не являются лиони по своему содержанию тождественными? Замещение некоторого положения дел надругое это один из способов его избежать, но является ли этот способединственным? Если нет, то хотя все положения вещей, необходимые в смысле Абудут необходимыми и в смысле В, обратное не будет верно, т.е. необходимость Абудет более сильной, чем необходимость В. Чтобы ответить на поставленныйвопрос, прежде всего, проанализируем подробнее необходимость В. Суждение«сумма внутренних углов треугольника равна двум прямым», необходимоистинное при принятии всех нужных аксиом и определений евклидовой геометрии,имеет смысл (или, как говорят математики — оно нетривиально) постольку,поскольку имеет смысл вопрос о сумме внутренних углов треугольника. А вопросимеет смысл только постольку, поскольку ответ на него заранее не очевиден:может быть сумма внутренних углов различна для разных треугольников, может бытьона постоянна, но равна не p, а другому числу. Таким образом, необходимостьэтого суждения понимается по способу В — по крайней мере в той мере, в которойэто суждение имеет смысл: мы заранее предполагаем различные положения дел, нооказывается, что имеет место единственное положение дел, которое невозможнозаменить ни на какое другое из тех, которые мы предполагали раньше. Точно также, когда мы говорим, что при принятой физической идеализации брошенный каменьнеобходимо упадет в вычисленном месте, нас это интересует постольку, посколькудемонстрирует возможность предсказать место падения реального камня сдостаточной точностью. Это предсказываемое место падения выделяется нанекотором заранее заданном пространстве, например, на поверхности Земли,которое, таким образом, представляет собой пространство возможностей,отрицаемых или утверждаемых в качестве необходимых. Приведенные в качествепримеров суждения были синтетическими. Если мы теперь возьмем аналитическое (и,следовательно, необходимое) суждение «радиусы круга равны междусобой», то ситуация в принципе не изменится. Конечно, это суждение можноназвать тривиальным — если считать, что оно дается одновременно с определениямикруга и радиуса круга. Однако это суждение можно считать моментом еще несуществующего определения круга, которое отнюдь не является тривиальным. Смыслэтого определения состоит, в частности, в том, что оно выделяет круг как фигурус равными радиусами среди всего множества фигур с неравными радиусами. Этомножество фигур с неравными радиусами и составляет «ближайшее» полевозможностей для необходимого суждения о равенстве радиусов круга. Чтобыизбежать противоречия между невозможностью замещения необходимого положения делиным (смысл необходимости) и необходимостью возможности такого замещения припостановке вопроса (необходимость смысла), различают два рода возможности — «онтологическую» и «эпистемологическую» [2]: онтологическивозможно то, что может иметь место в действительности, а эпистемологическивозможно то, о чем не известно, возможно ли или существует ли оно в действительности.Но с другой стороны, при утверждении необходимости отрицаются именно тевозможности, которые (ошибочно) предполагаются при постановке вопроса, то естьотрицаются эпистемологические возможности, которые превращаются тем самым вонтологические невозможности. Поэтому мы не будем пользоваться этим различениеми будем просто говорить, что необходимость отрицает из всех возможных положенийвещей все, кроме одного необходимого. Противоречия не возникает, посколькуотрицать возможность и вовсе ее не предполагать — не одно и то же.Необходимость во в приведенных примерах предполагает отрицаемые возможности.Следовательно, во всех приведенных примерах необходимость понимается по способуВ. Очевидно, что таким же образом обстоит дело с любым суждением: необходимостьсуждения отрицает (перечеркивает) предполагаемые возможности. То есть всякоесуждение может быть необходимым только в смысле В. Будем поэтому в дальнейшемназывать необходимость в смысле В логической необходимостью.
2. Возможное идействительное
Выше мы рассматривалитолько отрицаемую возможность и возможность, утверждаемую в качественеобходимой. Что такое положительно утверждаемая возможность, котораяотличается от невозможного именно как имеющая место возможность, а не какнеобходимость? Такое положительное возможное всегда берется в паре сдействительным: некоторое положение вещей возможно, но не действительно. Чтоозначает, что некоторое положение вещей возможно, но не действительно? Сравнимдва предложения: «две стороны данного треугольника в сумме больше третьей»(назовем это свойством M) и «две стороны данного треугольника в суммебольше третьей вдвое» (свойство D). Первое предложение выражаетнеобходимое суждение (представляет собой примененную к данному треугольникуобщую теорему), тогда как второе предложение выражает собой индивидуальноесвойство данного треугольника, которое не является необходимым, поскольку суммадвух сторон треугольника может превышать третью сторону на любую величину. Вчастности, возможно, чтобы сумма двух сторон треугольника превышала третьювдвое. Как и в случае необходимого суждения, суждение о том, что треугольникимеет свойство D имеет смысл постольку, поскольку возможность иметь свойство Dвыделяется среди предполагаемого спектра возможностей D', D'', D''',… (суммадвух сторон больше третьей в 3, 4, 4.5 раза) и т.д. Однако это единственнаявозможность выделяется не так, что прочие возможности отрицаются, а так, чтоэта единственная возможность реализуется в действительности (другие возможностине отрицаются). В нашем случае это означает, что она просто «берется»или «рассматривается» на фоне всех прочих. С другой стороны, всенереализованные возможности связаны с реализованной и образуют, таким образом,не просто спектр, но пучок. Мы рассматриваем свойства D', D'', D''',… тольковместе с реализованным свойством D. Возьмем вместо треугольника, обладающегосвойством D, треугольник, обладающий свойством Е равенства всех сторон. Насамом деле, мы взяли тот же треугольник, поскольку Е необходимо и достаточнодля выполнения D. Однако в качестве ближайших альтернативных возможностей мытеперь будем рассматривать не D', D'', D''',…, а свойства равнобедренностии разносторонности. Это значит, что любой ряд возможных свойств D, D', D'',D''',… рассматривается по отношению к одному и тому же действительномутреугольнику. Говоря о различных возможностях, мы рассматриваем возможныеметаморфозы действительного индивида, не теряя из вида его идентичности. Такимже образом в пучок вокруг необходимого положения дел связаны отрицаемые возможности.Изображенную на рис.1 неправильную фигуру нужно в этом смысле рассматривать какметаморфозу круга. Итак, возможность с одной стороны связана с необходимым, а сдругой стороны с действительным. Пусть дан равнобедренный треугольник. Этозначит, что из всех возможных видов треугольника действителен именноравнобедренный треугольник. Необходимым образом этот треугольник обладает темсвойством, что сумма его внутренних углов равна p (назовем это свойством S),так же, впрочем, как и все другие возможные треугольники. По отношению кдействительному необходимое само выступает в роли возможного: треугольник,обладающий свойством S возможен, а треугольник, не обладающий свойством S,невозможен. Кроме того, всякое необходимое положение дел в математике оказываетсялишь некоторой возможностью тогда, когда необходимость пытаются сделатьнаиболее «строгой» и «точной». Тогда выясняется, вчастности, что необходимыми в математике являются только гипотетическиесуждения, где в качестве гипотез должны быть приняты определенные аксиомы. Аэто, вообще говоря, означает, что существует возможность принять другиеаксиомы, например аксиомы неевклидовой геометрии, взамен аксиом евклидовойгеометрии. Таким образом, конституируется поле возможного, на котором покоитсявсякая математическая необходимость. Естественнонаучный эксперимент аналогиченвыбору для рассмотрения некоторой определенной фигуры из ряда возможных вгеометрии, однако, в отличие от математики, сама искусственно реализуемая вэксперименте ситуация не может быть окончательно отождествлена ссоответствующей возможностью. Экспериментальная ситуация всегда воспроизводитвозможную «идеализированную» ситуацию только некотором приближении.Действительная и соответствующая ей возможная ситуация связываются отношениямиподобия, когда говорят, что различиями между ними «можно пренебречь».Необходимое положение вещей, устанавливаемое в естественных наукахтеоретически, «проверяется» экспериментально в двух отношениях.Во-первых, эксперимент (приблизительно) реализует это теоретически необходимоеположение вещей, как, например, эксперимент Галилея приблизительно реализуеттеоретически вычисленное движение тела по наклонной плоскости. В этом отношениитеоретическая необходимость выступает как возможность для реализации в действительности,причем возможность, которая, вообще говоря, заранее не гарантирована. (Еслиэксперимент удался однажды, затем был воспроизведен достаточное число раз,такая возможность приобретает статус «положительной» и«гарантированной», а соответствующая ей теоретическая необходимость — статус «установленной» — как, например, в случае опытов,демонстрируемых на школьных уроках физики. Но заранее этого предполагатьнельзя.) С другой стороны, усилия теоретика направляются на то, чтобымодифицировать теорию с целью добиться большей аналогии между теоретическинеобходимым и экспериментально наблюдаемым, вплоть до фундаментальнойперестройки всей теории. И в этом отношении теоретически необходимое, оказывается,по отношению к результатам эксперимента лишь возможным теоретическим описаниемдействительности. Таким образом, ни в математике, ни в естественных наукахнеобходимое не соприкасается с действительным непосредственно: их соотношение вобоих случаях опосредовано возможным. Возможное оказывается своего рода«подушкой» между необходимым и действительным, опосредующей средой,пространством, в котором, с одной стороны, прочерчивает свои линиинеобходимость, образуя систему мест этого пространства, а с другой стороны,обретает свое место действительность.
3. Детерминированное ислучайное
Опосредованноевозможным отношение необходимого и действительного дополняется в физике новоговремени понятиями детерминированного и случайного. Мы рассмотрим соотношениеэтих понятий для случая классического лапласовского детерминизма. Частодетерминизм Лапласа понимают как доктрину, согласно которой точное знаниеположения вещей во Вселенной в некоторый момент времени to автоматически делаетизвестным положение вещей во Вселенной в любой другой момент времени. Согласноэтой версии детерминизма, знание о положении вещей в настоящем автоматическиделает известным положение вещей в сколь угодно отдаленном будущем и скольугодно отдаленном прошлом. Однако Лаплас на самом деле высказывается болееаккуратно [3]: Ум, которому были бы известны для какого-либо данного моментавсе силы, одушевляющие природу и относительное положение всех ее составныхчастей, если бы он вдобавок оказался достаточно обширным, чтобы подчинить этиданные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел вселеннойнаравне с движениями легчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы длянего недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее, предстало бы перед еговзором.… Все усилия духа в поисках истины постоянно стремятся приблизитьего к разуму, о котором мы только что упоминали, но от которого он останетсявсегда бесконечно далеким. Лаплас говорит не только об отношении мира и нашегознания о мире, но и о третьем элементе отношения — гипотетическом уме,бесконечно отличающемся от нашего познающего рассудка. Во-первых, проблемасостоит не только в том, что мы знаем не все физические характеристики илизнаем их неточно, но и в том, что наш рассудок не обладает достаточной«аналитической силой». Как мы теперь знаем, недостаток «аналитическойсилы» для анализа сложных систем касается не только вычислительныхмощностей, но и самого аналитического аппарата. Во-вторых, проблема (и,очевидно, главная проблема) состоит в том, что мы знаем не все «силы,одушевляющие природу». Под силой здесь Лаплас понимает то, что сейчасназывают «взаимодействием» (гравитационное, электромагнитное, ит.д.). То есть проблема, согласно Лапласу, состоит в том, что знаниефундаментальных законов, которым мы обладаем, остается неполным и тольковероятным. Итак, как мыслит гипотетический лапласовский ум? Предположим законымеханики Ньютона установленными и абсолютно точными. Положение тела (в фазовомпространстве координат и скоростей) в момент времени t автоматически делаетизвестным его положение в любой другой момент времени в прошлом или будущем.Это можно подтвердить экспериментально: бросить камень под определенным углом кгоризонту с заданной начальной скоростью и предсказать место его падения.Обратим внимание на то, что фиксированный закон открывает поле возможностей дляэкспериментирования. На этом поле возможного основывается возможностьпредсказания, составляющая смысл детерминизма: предсказание в данном случаеесть именно выбор между рядом возможных мест падения камня. Таким образом, полевозможного выступает здесь двояко. С одной стороны имеется поле возможныхначальных условий, предваряющее действительное положение вещей здесь и сейчас.Мы можем бросить камень в другом месте и с другой скоростью, и, соответственно,иным будет предсказанное место падения камня. «Знать относительноеположение всех частей» мира здесь и сейчас, значит, из всех возможныхотносительных положений указать на то единственное, которое имеет место вдействительности. С другой стороны, задание начальных условий — либо вэксперименте, либо непосредственным наблюдением действительного положение вещей- согласно установленному закону, с необходимостью влечет за собой определенноеположение вещей в будущем. Необходимость перечеркивает все возможные будущиеположения вещей, кроме единственного, которое совпадает с действительным. Это иозначает детерминированность, которая, как мы видим, оказывается способомсовпадения необходимого и действительного в возможном. Реальное действительное(реальная действительность) не совпадает с действительным вообще постольку,поскольку оно предполагает реально возможное, а не возможное вообще.Возможность (и, соответственно, действительность) может быть логической иреальной. Пусть дано некоторое действительное положение вещей Т. Рассмотримсвязанный с Т пучок П(Т) возможных положений вещей Т', Т'', Т''',…. Поотношению к П(Т) Т может мыслится по крайней мере двояко. Во-первых, Т можетмыслится произвольно выбранным в П(Т). Так, например, в пучке возможностей,связанном с треугольником АВС, мы выбираем возможность, при которой треугольникАВС является равносторонним. Это логическая возможность и, соответственно,логическая действительность (возможность треугольника АВС быть равностороннимили разносторонним, действительное положение вещей, при котором АВС является равносторонним).Во-вторых, Т может мыслиться случайно выпавшим шансом в П(Т). Например, прибросании игральной кости выпадает шестерка. Это реальная возможность и реальнаядействительность (возможность выпадения шестерки и действительное положениедел, при котором выпала шестерка). Подчеркнем, что под случайным мы понимаем непросто то, для чего мы не можем указать причину или, что не законосообразно, ното, что произошло так, но могло бы произойти и иначе. Случайное предполагаетзаданное поле возможностей, так же как и выбор, однако выбирают в полелогических возможностей, а случай выпадает в поле реальных возможностей (в полеслучайного). Логически при бросании кости возможны выпадения все тех же шестиграней, поскольку мы наверняка знаем, что ничем другим бросание кости закончится,не может. Однако в этом нет ничего случайного: если кость не бросать, а простовыставлять ту грань, какая нравится, с логической возможностью останется всепо-прежнему. Соответственно, произвольно выставленная грань является толькологически, но не реально действительной. Более строгое различие междулогической и реальной возможностью (случайностью) мы получим в следующей частистатьи, а пока сделаем некоторые выводы из сказанного в отношении понятиядетерминированного. Смысл детерминизма состоит в отождествлении необходимости среальной, а не логической действительностью. Чтобы отождествлять необходимостьс логической действительностью не нужно никаких экспериментов. Мы отождествляемнеобходимость с логической действительностью, когда строим геометрическуюфигуру с заданными свойствами (то есть, решаем проблему), например,равносторонний треугольник. Мы строим этот треугольник (действительное), азатем, опираясь на способ его построения, доказываем, что построенныйтреугольник необходимым образом является равносторонним (необходимое). Примерното же самое происходит при конструировании машин: конструируется действительноеустройство, которое необходимо обладает нужными свойствами. Эксперимент,устанавливающий детерминированное положение вещей, означает нечто иное.Эксперимент не просто с необходимостью делает действительным некотороевозможное положение вещей, но с необходимостью производит некоторое случайноеположение вещей, производит некоторый случай. Точнее говоря, эксперимент воспроизводитслучай, поскольку эксперимент, который не удается повторить, считается негоднойпопыткой, а не экспериментом. Иначе говоря, для детерминированного недостаточнокак для логически необходимого быть единственной и одновременно произвольновыбранной возможностью, то есть недостаточно быть необходимой логическойдействительностью. Детерминированное должно быть необходимой реальнойдействительностью, а это значит, что оно должно быть единственным случаем.Перечеркивание всех возможностей кроме единственной необходимой иотождествление ее с действительностью составляет только логическую сторонудетерминации, то есть описание детерминации; реальная детерминация состоит втом, что перечеркиваются все случайные исходы эксперимента или наблюдения кромеединственного детерминированного случая. Но это означает, что реальнодетерминированное предполагает не поле логически возможного, но поле случайного(реально возможного). Логическая необходимость требует того, чтобы необходимоебыло произвольно выбрано. Детерминированность требует того, чтобы необходимоеслучилось, то есть случайно произошло. Если логическая необходимость, такимобразом, связана с человеческой способностью разумного выбора, тодетерминированность связана со спонтанностью человека и мира. Будем вместоигральной кости бросать камень под углом к горизонту и будем наблюдать куда онупадет. Место падения камня однозначно определяется его начальной скоростью инаправлением бросания. Однако реально скорость и направление могут быть заданытолько приблизительно. То же самое относится к измерению координаты падениякамня. Мы судим об этом потому, что вычисленное место падения камня несколькоотличается от реально измеренного, причем величину этого отличия невозможноточно предсказать — она случайна. (Если бы мы могли предсказать эту величину,это означало бы, что мы измеряем абсолютно точно.) В этом отношении всякоеизмерение имеет дело со случайным. Можно сказать, что само измерениепредставляет собой детерминацию, выделение в поле случайного единственногослучая, которое не вполне удается. Проблема точности измерения состоит не втом, что измеренная величина отличается от реальной. Понятие реальной величиныявляется очень абстрактным, поскольку оно отвлечено от процедуры измерения.Проблема точности состоит в том, что в экспериментах и наблюдениях теоретическипредсказываемые результаты отличаются от измеряемых, в частности, измеряемыеповторно количественные характеристики тех явлений, которые с точки зрениятеории относятся к тождественным или эквивалентным в отношении этиххарактеристик объектам, разнятся между собой. Это значит, что мир оказываетсядетерминированным только частично, а в остальном остается случайным. Отнести лиэту неточность к погрешностям измерения или к недостаткам теории (начиная от неучтенныхфакторов и кончая фундаментальными ошибками теории), улучшать ли свои приборыили пересматривать теорию является делом ученого. Удивительным фактомоказывается то, что в ряде ситуаций одно только повышение точности измерения вшироких пределах увеличивает детерминированность системы. В этом и состоялтриумф ньютоновской механики, самым впечатляющим моментом которого былодетерминистическое описание движения небесных тел солнечной системы. Этопозволило Лапласу предположить, что подобное описание может быть распространенона самый широкий круг явлений (или вообще на все явления).
Однако вряд ли стоитприписывать Лапласу или Ньютону «детерминизм» как догматическуюубежденность в заведомом успехе детерминистического описания явлений. Изаприорного суждения о том, что всякое положение вещей детерминировано,реализуемость научной программы детерминистического описания реальных явленийне следует хотя бы потому, что приблизительность (и, следовательно,случайность) всякого измерения является, очевидно, нередуцируемой. То, что этуслучайность измерения в ряде случаев удается, так сказать, заключить вопределенные рамки, не имеет никакого отношения к априорному утверждению одетерминированности любых траекторий. Расходящиеся траектории могут быть так жедетерминированы, как и нерасходящиеся, однако только во втором случаеслучайностью измерения удается «пренебречь». Кроме того, изаприорного детерминизма совсем не следует, что, говоря словами Лапласа, природуодушевляет только небольшое число сил, принципы которых могут быть легкосформулированы. И, наконец, априорный детерминизм не дает никаких гарантий вотношении аналитических средств, необходимых для детерминистического описаниядействительности. Успех ньютоновской механики, наверное, многим мог вскружитьголову, но к Лапласу это явно не относится. Он говорит о своей приверженностидетерминизму как исследовательской программе, вовсе не имея в виду того, что еедальнейший успех заведомо гарантирован. Кстати, следствием лапласовскойприверженности детерминизму были его фундаментальные достижения в областитеории вероятностей и ее приложений.
4. Случай и событие
Как мы уже сказали,детерминированные траектории всех тел во Вселенной прочерчены на полеслучайного, а не просто логически возможного. Мы проводили также аналогию междувозможным и необходимым, с одной стороны, и случайным и детерминированным, сдругой стороны. Действительно, подобно тому, как необходимость ограничиваетвозможное, детерминированность ограничивает случайное. Однако эта аналогия неявляется полной, поскольку все необходимое одновременно является возможным (также как является возможным и все действительное), а детерминированное уже неявляется случайным. Детерминация в некотором смысле перечеркивает случайноевовсе, не оставляя случаю не единого шанса. Поэтому Лаплас и говорит, чтослучайность всегда является только следствием нашего незнания и, добавим,(неизбежным) следствием приблизительности измерений. Если, как говорит Лаплас,траектория каждого атома мира так же детерминирована, как и траектории небесныхтел, это означает, что помыслить альтернативную траекторию некоторого теламожно только всю целиком. То есть при условии детерминированности траекторииневозможна «бифуркация,» при которой тело перешло на участоктраектории ОА, а могло бы вместо этого перейти на участок ОВ. Другими словами,при условии детерминированности траекторий, мы, строго говоря, не можем мыслитьОА и ОВ как возможные траектории одного и того же тела. Но возможность, как мыговорили, определяется относительно некоторой идентичности. Если мы не можеммыслить альтернативную траекторию некоторого тела как возможную траекторию тогоже самого тела, то мы вообще не можем мыслить никаких возможностей. То, что дверазных траектории могут частично или даже целиком совпадать является теперьслучайным фактом: важно, что это две различные траектории и, вообще говоря,траектории различных тел. Поэтому каждую детерминированную траекторию теламожно назвать линией судьбы этого тела, неотделимой от него самого. Далее, еслипринять во внимание, что детерминированы не отдельные тела в мире, но мирдетерминирован весь целиком, вместе со всеми внутренними взаимодействиями всехего тел, то всякую альтернативную траекторию самого мельчайшего тела мира можнобудет помыслить только в рамках альтернативы миру в целом — в ином возможноммире. Можем ли мы помыслить иной возможный мир, если этот мир детерминирован? Относительно,какой идентичности он будет определяться? Сказанное выше об отдельнойтраектории тем более относится к миру в целом: переплетение судеб атомов мираобразует то, что можно назвать судьбой самого мира. Два возможных мира не могутсодержать никакой общей идентичности — в противном случае это были бы не разныемиры, а некоторые разные возможные положения одних и тех же вещей, разныевозможные состояния одного и того же действительного мира, принадлежащие томуже самому миру. То есть это бы означало, что мир содержит действительную ивозможную часть. Но если мир детерминирован, он не может содержать в себе самомдругих возможных состояний. Мыслить же возможные миры можно только относительнонекоторой идентичности, находящейся вне всякого мира. Такую внешнюю поотношению к детерминированному миру идентичность называют внешним наблюдателем.Теперь мы можем, наконец, точно определить случайное: случайное — этовозможное, определенное относительно идентичности наблюдателя, находящегося внемира. Другими словами, случайность это такой род возможности, при которойвсякое альтернативное возможное положение вещей рассматривается только какэлемент альтернативного возможного иначе детерминированного мира. Поэтому иполучается, что в мире случайности нет, и что она является «результатомнашего незнания». Поле случайного это пучок возможных миров, связанных содним и тем же идентичным наблюдателем, находящимся вне мира. Случайностьотличается от обычной возможности постольку, поскольку находящийся вне миранаблюдатель отличается от всякой вещи мира, а сам мир отличается от положениявещей, имеющего место в этом мире. Точнее поэтому говорить не о возможных, а ослучайных мирах. Судьба детерминированного мира оказывается фундаментальнымобразом случайной, а не просто неизбежной. Именно поэтому всякая телеологияоказываются абсолютно неприемлемой для детерминизма. Без допущения внешнего поотношению к миру наблюдателя и связанного с ним пучка случайных мировневозможно говорить о детерминированном мире. То, что в мире обнаруживаютсярегулярные явления, которые, только и допускают детерминистическое описание(поскольку только в этом случае детерминистическое описание может бытьэмпирически обосновано верностью сделанных на основе этого описанияпредсказаний) оказывается настоящим чудом, поскольку любое научное объяснениеэтого факта немедленно подорвало бы случайность, которая фундирует детерминизм.Ньютон привлекает для объяснения регулярности мира божественное провидение непотому, что он не может выдвинуть научно проверяемую гипотезу, а именно потому,что понимает сам поставленный вопрос как ненаучный. Не с высоты современныхдостижений науки, а исходя из самих принципов детерминизма, успех ньютоновскоймеханики следует считать чисто случайным. Понятие внешнего по отношению к мирунаблюдателя является противоречивым постольку, постольку мир вообще недопускает чего-то внешнего по отношению к себе: мир это все что есть. Во всякомслучае, это верно, если под наблюдателем иметь в виду обычного человека. Какмногократно замечалось, детерминизм ставит наблюдателя-человека в позициютрансцендентного миру Бога. Что же произойдет с детерминизмом, если мыпопытаемся все же понять наблюдателя как человека, живущего в мире? Преждевсего, в мире оказывается не один, а множество наблюдателей, каждый из которыхимеет свою точку зрения. Сам мир теряет при этом обозримость и единство,поскольку каждый отдельный наблюдатель способен обозревать только своюокрестность, собственное место в мире, а не мир в целом. Каждый локальныйнаблюдатель может полагать пучок возможных положений для вещей из собственнойокрестности. Это — конгломерат мнений, а не «мир мнения», как иногдаговорят, поскольку мнения не составляют собой мира. Не нужно думать о мире,чтобы иметь собственное мнение и иметь в виду мнение другого. Вспомнить о миренас вынуждает война мнений. Война мнений выводит каждого локального наблюдателяиз его блаженного плюрализма. Движимый необходимостью спора, наблюдательвыходит на мировую арену и становится действующим лицом (или, как говоритДелез, [4] актером), событий мира. Этот поворот не является ни произвольным(логически возможным), ни случайным, ни логически необходимым, нидетерминированным. Он не является логически возможным или необходимым,поскольку предполагает множество локально определенных возможностных полей, ане одно общее поле возможного, на котором прочерчены линии общей необходимости.Сам спор идет о проведении границ, о разделе территории, которая, впрочем,заранее не определена как целое. Установление общей точки зрения, общего полявозможного, на фоне которого необходимость спора становится логическойнеобходимостью, распределяющей это поле между участниками спора — этоустановление мира между соперничающими сторонами, введение в спор арбитра. Ноне является ли такой мир на деле только локальным союзом, направленным противдругого аналогичного союза? Не обстоит ли дело так, что логический мирдостигается только перед лицом внешней угрозы? И можем ли мы исключить, чтодругая, не логическая, а скорее эмпирическая необходимость снова не ввергнетлогический союз в состояние войны — внешней и внутренней. Когда этодействительно происходит, когда действительно теряются единые логическиеоснования, мы, конечно, обязаны, прежде всего, предположить, что в механизмелогического союза произошли какие-то сбои, и попытаться их ликвидировать. Но мыне можем раз и навсегда исключить возможность таких сбоев, не можем даженаперед ограничить их масштабы. Мы должны допускать возможность событий,разрушающих наше поле возможного и рождающих новые поля постольку, посколькуэто действительно происходит. О возможности таких событий приходится говорить внеобычном смысле. Это возможность изменения поля возможного, то есть это нелогическая возможность. Но это и не случайность, поскольку здесь идет речь не овнешнем наблюдателе, а об участнике событий мира. Такую возможность мы будемназывать виртуальностью. События мира не связаны в пучок единым наблюдателем, аобразуют серию. Необходимость, которая распределяет серию, оказывается уже непроизвольно выбираемой логической необходимостью и не случайно выпадающимдетерминированным судьбой-шансом, а судьбой-неизбежностью, которую в началестатьи мы назвали необходимостью в смысле А. Вместе с мнениями и логиками всобытия вовлекаются и физические тела. В этом нет логической необходимости, ноэто и не дело случая, точнее говоря, ни логической необходимости, ни случая недостаточно,чтобы это произошло. Но когда это происходит, то происходит неизбежно,поскольку у нас не остается, ни поля возможного с запасными участками, ни дажезапасного возможного мира, где это событие могло бы нас миновать. Виртуальноеявляется по отношению к неизбежному такой же системой мест, средой, каквозможное для логически необходимого и случайное для детерминированного.Детерминированный мир один, но детерминированных траекторий много, и каждаядетерминированная траектория определена своим случаем. Единстводетерминированного мира задано исключительно внешним наблюдателем, только онсхватывает мир как целое, тогда как изнутри детерминированный мир распадаетсяна набор случайностей. Неизбежный мир, единое неизбежное событие есть событиестолкновения, переплетения, потери и обретения себя, перехода друг в друга всехсоставляющих мир атомов (индивидов). Но при этом каждый атом имеет своюсобственную судьбу, свои собственные события, среди которых главными являютсясобытия его рождения и его смерти (приобретения и потери идентичности). Точнееговоря, события не являются в строгом смысле собственными и индивидуальными,поскольку собственное и индивидуальное рождается и исчезает в событиях. Событиевсегда вовлекает и перераспределяет собственности и идентичности. Не существуетатомарного события — каждое событие распределяется на неопределенное числосоставляющих его элементов. Все события неизбежны и составляют элементы единого(но не целого) События так, же как все детерминированные траектории отдельных атомовсоставляют элементы совокупной траектории детерминированного мира. Но есличастные детерминированные траектории распределяются в поле случайного, точастные неизбежные события распределяются в поле виртуального. Различиесудеб-шансов случайно, различие судеб-неизбежностей виртуально. Приведемпростой пример. Рассмотрим событие собственного рождения. Я родился там-то итогда-то, мои родители — такие-то люди. Могу ли я помыслить возможность того,что я родился в другом месте, в другое время и у других родителей? Вообщеговоря, да, однако, возникают трудности с определением той идентичности,относительно которой устанавливается такая возможность. Был бы я самим собой,если бы имел других родителей? В этой связи возникает аристотелевский вопрос осущественных и несущественных свойствах, то есть тех свойствах, без которых ясохраню свою идентичность и тех, без которых я ее потеряю. Ясно, что, будучинекоторой вещью в мире, я не могу изменить все свои свойства и в то же времяостаться сам собой [2]. Другой путь состоит в том, чтобы мыслить любые свойствакак случайные, а свою идентичность понимать как идентичность трансцендентногомиру субъекта. Тогда мы можем допустить в отношении себя, какую угодновозможность — вместе возможностью другого мира. Обратная сторона этой видимойлегкости, однако, состоит в обнаружении «упрямости факта»: при том,что в возможных мирах мы можем вытворять что угодно, то, что в единственномдействительном мире я родился там и тогда, где родился, оказывается чем-товроде «родового клейма», оказывается фактом, не допускающем к себеникакого иного отношения кроме редукции посредством объективной фиксации. Вдетерминированном мире я совершенно свободен от обстоятельств своего рождения втом, что от них не зависит и абсолютно скован в том, что хотя бы в малейшеймере от этих обстоятельств зависит. Но проходит ли эта грань — декартовскаягрань между мыслящим и протяженным — совершенно четко? Как, например, быть сбиографией, которая, конечно же, разворачивается в протяженном? Можно ли вынестисобственную биографию и собственные поступки в их протяженном измерении запределы собственной мысли и собственной свободы? Обстоятельства моего рожденияи моя биография как последовательность событий моей жизни требуют не толькоредукции, но и более деятельного осмысления. Моя свобода состоит не только втом, чтобы воспользоваться возможностями так, чтобы они совпали снеобходимостями (этика разумного), не только в том, чтобы высвободить своиспонтанности так, чтобы они совпали с детерминированностями (этикаестественного), но и в том, чтобы привести свои виртуальности в соответствии снеизбежностями (этика неизбежного). Если детерминированность факта моегорождения тогда-то и там-то при переводе на язык логической необходимостисостоит в том, что все мои свойства являются несущественными по отношению комне как мыслящему субъекту, то неизбежность события моего рождения при переводена тот же язык будет означать, что все мои свойства являются существенными поотношению к моей идентичности: перед лицом неизбежности различие существенногои случайного само оказывается случайным. Возможная альтернатива обстоятельстваммоего рождения состоит в том, что я, сохраняя свою идентичность в существенном,приобретаю другие случайные свойства (вроде «быть образованным»).Случайная альтернатива состоит в том, что я мыслю своего протяженного двойникав ином возможном мире, сохраняя при этом свою идентичность как трансцендентногомиру субъекта. Виртуальная альтернатива состоит в том, что я теряю себя безостатка. «Совместить» виртуальное и неизбежное событие, такимобразом, означает очень странную вещь — еще более странную, чем совместитьслучайный и детерминированный факт — потеряв себя без остатка обрести себяполностью заново, воспроизвести себя в мельчайших биографических подробностях.Но ведь потеряв себя без остатка, я уже не имею к чему вернуться, не имеюникакого эйдоса, по образу которого я могу себя выстроить, не имею никакойстарой мысли, которая дала бы мне новый шанс. Такое воспроизведение себя всегобез остатка оказывается ничем иным как чистым становлением. Именно на этом поле- не просто логически возможного и даже не случайного, но виртуального — прочерчивает линию неизбежность, распределяя единое Событие на его бесконечноделимые элементы.
5. Синергетика
Все предыдущие выводымы сделали, попытавшись чисто умозрительно поместить внешнего наблюдателяклассической механики внутрь наблюдаемого им мира. Но мы ничего не сказали отом, возможна ли на этой основе какая-либо наука. В действительности, попыткипостроить такого рода науку, которую, вслед за Хакеном [5], называютсинергетикой, имеют место, начиная, по крайней мере, с семидесятых годов нашеговека. Мы не будем здесь пытаться дать абрис нового научного направления,отсылая читателя к соответствующей литературе. Но мы попытаемся вывести длясинергетики некоторые более конкретные следствия из принципов, установленных впредыдущей части статьи.
1. Поскольку речь идето науке, то логика события, связанная с имманентным наблюдателем, о которой шларечь выше, обязательно должна быть каким-то образом формализована, то естьдолжна стать логикой в собственном смысле слова — со своим полем возможного исвоей линией необходимого. То же самое мы видели в случае детерминизма — полелогически возможного и поле случайного соотносятся в классической механике какформализм и его интерпретация. При построении вероятностных моделей физическихявлений сначала рассматриваются возможные положения вещей, а уже затем ониинтерпретируются как случайности. То, что камень, движение которого подчиненозаконам Ньютона, брошенный так-то, упадет там-то, является логическинеобходимой истиной. То, что это означает детерминированное движение камня,является физической интерпретацией этой необходимости. Таким образом, если мыхотим построить науку с внутренним наблюдателем, нам нужно аналогичным образомсоотнести логически возможное с виртуальным, а логически необходимое снеизбежным. На первый взгляд такое соотнесение возможного и виртуальногокажется совершенно недопустимым: виртуальное мыслиться чем-то вроде абсолютнойпропасти, преодолеть которую может только абсолютная неизбежность, тогда каклогическая возможность это нечто очень простое, доступное простому пересчету.Более того, виртуальность, как мы говорили, это возможность изменения полявозможного. Как же тогда можно соотносить виртуальное с каким-то конкретнымполем возможного? Однако эту ситуацию не следует драматизировать. Ведь случайпо своему смыслу так же радикально отличается от простой логическойвозможности, как и виртуальное событие. Возможные миры тоже не принадлежатодному логическому полю возможного, то есть не являются, строго говоря,логически возможными. И, тем не менее, соотнесение случайного и логическивозможного не просто продуктивно в чисто научном отношении, но и ничем негрешит против требований разума. Ведь на самом деле радикальное различие междуслучайностью и возможностью не только не смазывается, но, может быть, тольковпервые обозначается при том способе их соотнесения, который дает классическаямеханика. Различие между формализмом и физическим смыслом само радикально.Поэтому нет никаких оснований запрещать и соотнесение возможного с виртуальным.
2. Одним из поводов длявыхода синергетики за рамки классической методологии является желание придатьклассической случайности не только гносеологический, но и онтологическийстатус. Рассмотрим еще раз пример с бросанием камня. Чтобы говорить о законедвижения летящего камня нужно, на самом деле, бросить не один, о много камней(воспроизводимость эксперимента). Чем меньше отличаются начальные условиябросаемых камней (место, откуда мы их бросаем, и вектор начальной скорости,которую мы им придаем), тем ближе друг к другу эти камни падают. Это ипозволяет оперативно использовать такие абстракции как «реальная величина»и «абсолютно точное измерение»: можно считать, что брошенный каменьимеет некоторые независимые от процедуры измерения начальные характеристики X0и V0, которые при подстановке в соответствующее уравнение, являющеесявыражением закона движения этого камня, позволяют вычислить координату X1падения камня. То, что при этом вычисленное место падения камня отличается отреально измеренного, мы объясним погрешностями измерения, погрешностямивычислений и, возможно, наличием неучтенных факторов. Главное, что приуписанной ситуации можно считать, что все более точные измерения имеют«реальную величину» в качестве предела результатов измерений, иотождествлять эту реальную величину с той математической величиной, котораяподставляется в уравнение движения. Рассмотрим теперь очень простой пример [6]:твердый шар падает на острие иглы, закрепленной вертикально на поверхностистола. Никакое увеличение точности измерения начального положения шарика нетолько не позволяет точно предсказать в какую сторону от иглы отскочит шар, нои не повышает достоверность того или иного предположения, сделанного по этомуповоду. В данном случае мы не только не можем измерить «реальноеположение» шара точно, но и не можем к нему приблизиться настолько, чтобыэто имело для решаемой задачи какое-то значение. Ситуация оказывается не такойбезвыходной в том случае, когда реальная система совершает большое количествовыборов подобного рода, так что в ней действительно реализуются все или почтивсе возможности. При большой количестве повторных испытаний мы, пользуясьсоображениями симметрии, можем сказать, что справа и слева от иглы упадетприблизительно одинаковое количество шаров. При таком подходе точное«реальное положение» отдельного шара оказывается чисто метафизическимпонятием, не имеющим никакого операционального смысла. Но оно, во всяком случае,здесь операционально и не мешает: можно верить в то, что точное «реальноеположение» существует, просто для того, чтобы сохранить единство принциповс детерминистическим описанием. Однако предположим ситуацию, когда падающий наиглу шар является элементом сложной системы, состояние которой существеннозависит от того, падает ли шар слева или справа от иглы. В этом случае говорят,что система испытывает «бифуркацию», то есть из двух возможных,качественно различных путей развития, избирает один. Многочисленные примерытакого рода можно найти в каждой книге по синергетике. С точки зрениядетерминизма каждый из исходов — при котором шар падает слева и при котором шарпадает справа от иглы — случаен только постольку, поскольку мы не знаем вточности начальных характеристик системы. Но, как мы уже говорили, увеличениеточности измерения начальных условий в данном случае не приводит к болеедостоверному предсказанию ее последующего состояния. Поэтому кажетсяестественным считать падение шара слева или справа от иглы случайным в том жесмысле, в котором случайной является траектория (мировая линия) всякого тела.Упал ли шар справа или слева (и, соответственно, находится ли система в первомили втором состоянии), кажется естественным считать такого же рода фактом, как,например, то, что Луна движется по своей орбите в ту сторону, в которую онадвижется, а не в противоположную. Отсюда и возникает идея «дать в миреместо случайности». Однако, на самом деле, в мире случайности места нет,поскольку случайны миры, а не вещи мира. Мир, в котором Луна движется впротивоположную сторону — это другой мир. Разумеется, мы можем рассмотретьвозможность того, что шар упал не с той стороны, с какой он в действительностиупал, но если эта возможность остается в том же самом мире, она не будетслучайной. Если не конституировать внешнего наблюдателя и связанного с нимпучка возможных миров, о паре возможных исходов бросания шара (падение слева исправа от иглы) нужно говорить как о серии виртуальных событий, из которых однооказывается неизбежным, а не детерминированным. Таким образом, «внесение вмир случайности» и «внесение в мир наблюдателя» оказываются посуществу тесно связанными. Внешний наблюдатель и связанный с ним пучоквозможных, а точнее, случайных миров образуют единое целое. «Внести»и то и другое в мир (сохранив при этом реальность мира и не превратив его вчисто логический мир) можно только радикально переосмыслив сами понятия мира ислучайного. Никакого цельного мира, «закругленного» внешней позициейнаблюдателя при этом не остается, его место занимает серия неизбежных событий.Место пучка возможных миров занимает поле виртуальных событий, не имеющее вотличие от пучка случайных миров единого центра. Место наблюдателя занимает,как мы уже сказали, агент или актер, сам являющийся участником событий. Местоисчисления случайного и детерминированного занимает исчисление виртуального инеизбежного. Таким образом, «включение в мир случайного» нужно пониматьтолько как неточную метафору.
3. Посколькунаблюдатель помещается внутрь мира, он становится уже не только наблюдателем,но и действующим лицом мира. Научный эксперимент и наблюдение становятся приэтом не безразличными для действительного положения вещей, они сами оказываютсясобытиями мира. Хотя термин «синергетика» был введен Хакеном дляобозначения феномена согласованного действия элементов сложной системы безуправляющего воздействия извне, он может быть оправдан и в более широком смысле- как обозначающий взаимодействие природы и человека. Наука нового времени влице Бэкона [7] пытается преодолеть античный разрыв между наукой и техникой,когда наука понимается как совершенно самодостаточное дело, а ее возможныетехнические приложения как артефакт, не имеющей к самой науке никакогоотношения. Наука нового времени заранее предполагает технические воплощения,ставит себе целью «подчинение природы». Однако логика этогоподчинения строится во многом по античному образцу: сначала нужно выяснитьзаконы природы, превратить их в собственные возможности, а затем пользоватьсяэтими возможностями по своему усмотрению, то есть, подчиняя свои действияморальным необходимостям (законам свободы), не имеющим ничего общего с законамиприроды [8]. Синергетика в этом смысле делает следующий шаг. То, что она можетпредложить — это не объективное описание мира, а проекты действий. Эти проектыне могут быть также рецептами или алгоритмами, которые вырабатывают«прикладные» науки, используя результаты, полученные в детерминистской«фундаментальной» науке. Детерминистский рецепт характеризуется, содной стороны, своей надежностью, а, с другой стороны, тем, что его можно вовсене применять. Применять или не применять некоторый рецепт в данной ситуацииявляется вопросом практической морали, законы которой, как мы уже сказали, неимеют ничего общего с теми законами природы, на основе которых этот рецептразработан. Во-первых, пользуясь метафорой случайного, можно сказать, чтосинергетические проекты являются ненадежными, потому что не исключаютслучайности. Во-вторых, если наблюдение и эксперимент оказываются одним изспособов взаимодействия человека с вещами, то намерение и волю человека косуществлению некоторого действия уже нельзя противопоставить получаемомупосредством наблюдения и эксперимента знанию. (Можно сказать, что здесьвступает в игру «воля к знанию» [9]). Различие между практическим итеоретическим в синергетике сохраняется, поскольку не одно и то же создатьпроект «на бумаге» и реализовать этот проект. Однако это различиескорее аналогично различию теоретической и экспериментальной деятельностивнутри самой науки, чем различию теоретического и практического в кантовскомсмысле слова. И в то же время, реализация проекта в отличие от постановкиэксперимента не является этически нейтральной и в рамках детерминистской этикидолжна быть интерпретирована как моральный поступок. Пространство теоретическихпроектов это среда виртуальных событий, проецированная на поле логических иматематических возможностей. Реализовать теоретический проект, значитосуществить неизбежное. Это, разумеется, имеет не менее важные следствия дляэтики, чем для эпистемологии. Эти следствия, однако, не могут быть предметомобсуждения настоящей статьи. В заключение, мы хотим предложить короткие формулыдля детерминизма и синергетики, которые, как нам кажется, хорошо отражают какразличие, так и аналогию между ними. Формула детерминизма: пусть случится то,что предопределено (Богом или человеком). Формула синергетики: пусть сбудетсято, что неизбежно. Из сравнения этих двух формул, очевидно, что синергетическаянеизбежность не может быть чем-то вроде природной необходимости, выводящейчеловека за рамки этической проблемы. Понимание неизбежности как природнойнеобходимости или детерминированности является следствием неправильногопонимания пространства бифуркации как пространства случайных фактов, тогда какна самом деле это пространство виртуальных событий. Впрочем, по-видимому,неизбежность действительно исключает или, во всяком случае, сильно изменяетпонятие моральной ответственности, специфичное для детерминистской этики.
Литература:
1. Кант Критика чистогоразума
2. Kripke Naming andNeccesity
3. Лаплас Опытфилософии теории вероятности
4. DeleuzeDifference etRepetition
5. Хакен Синергетика
6. Хакен Информация исамооргранизация
7. Бэкон Ф. Новыйорганон
8. Кант Критикапрактического разума
9. Foucault, La volontede savoir
10. НьютонМатематические начала натуральной философии (М1989)
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙВЫЗОВ КУЛЬТУРЕ
1. Междисциплинарныйсинтез знания
Синергетика, имеяпервоначально естественнонаучную основу (нелинейный анализ, теориюдетерминированного хаоса, теорию диссипативных структур, фрактальную геометриюприроды, моделирование быстрых процессов blow up), ныне все более гуманитаризируется.Она постепенно становится человекомерной областью знания. Обнаруживаетсяплодотворность ее применения в понимании феномена человека и человеческойкультуры, в разгадывании тайн человеческого сознания и психики.
Благодаря недавнимрезультатам в области синергетики (или теории самоорганизации) начинаютустанавливаться внутренние связи между естественными и гуманитарными науками,восточным и западным мировосприятиями, новой наукой (наукой о сложности,нелинейности и хаосе) и старой культурой, наукой и искусством, наукой ифилософией. Синергетика имеет интегративную или синтетическую ценность.
Существуют достаточновеские основания полагать, что синергетика может служить основой длямеждисциплинарного синтеза знания. Синергетика междисциплинарна по своейсобственной природе, поскольку она ориентирована на поиск универсальныхпаттернов эволюции и самоорганизации открытых нелинейных систем любого рода,независимо от конкретной природы их элементов или подсистем. Понятиясамоорганизации, хаоса и порядка, нелинейности начинают широко использоватьсякак в естественных, так и в гуманитарных науках. Теория самоорганизации активноразрабатывается в настоящее время в различных странах в ряде научных школ всамых разнообразных аспектах (И.Пригожин, Г.Хакен, Ф.Варела, Э.Ласло,К.Майнцер, Б.Мандельброт, Э.Моран и др.).
Синергетика являетсяодной из современных исследовательских программ, программой междисциплинарных,или трансдисциплинарных, исследований. Судя по всему, именно эта область знанияинициирует глубокие изменения в методологических основаниях современной науки,в философском взгляде на мир, в самом стиле научного мышления. Сегодняформируется некий новый нетрадиционный взгляд на мир — синергетическое видениемира.
В связи с интенсивнымразвитием синергетики происходит радикальная смена парадигмы,«переключение гештальта», изменения во всей концептуальной сеткемышления. Происходит переход от категорий бытия к событию, событию; отсуществования к становлению, сосуществованию в сложных эволюционирующихструктурах старого и нового; от представлений о стабильности и устойчивомразвитии к представлениям о нестабильности и метастабильности, оберегаемом исамоподдерживаемом развитии (sustainable development and sustainability); отобразов порядка к образам хаоса, генерирующего новые упорядоченные структуры;от самоподдерживающихся систем к быстрой эволюции через нелинейнуюположительную обратную связь; от эволюции к коэволюции, взаимосвязаннойэволюции сложных систем; от независимости и обособленности к связности,когерентности автономного; от размерности к соразмерности, фрактальномусамоподобию образований и структур мира. Разумеется, речь идет не обисчезновении прежних категорий, а о смещении фокуса внимания. В новой — синергетической — картине мира акцент падает на становление, коэволюцию, когерентность,кооперативность элементов мира.
Синергетика как новаяпарадигма, таким образом, вызывает изменения в профессиональныхэпистемологических средствах (способах постановки проблем и научногоисследования), в концептуальном арсенале, в используемых моделях, в целях иустановках научного поиска. Синергетика может служить основанием для принятияэффективных решений в условиях нестабильности, нелинейности и открытостибудущего.
Благодаря своемумеждисциплинарному характеру, теория самоорганизации (синергетика) можетрассматриваться также как исходное основание для кросс-дисциплинарной,кросс-профессиональной и кросс-культурной коммуникации. Обладаниесинергетическим знанием или, по крайней мере, синергетическим стилем мышленияможет быть некой платформой для открытого творческого диалога между учеными,мыслителями, деятелями искусства, имеющими различные творческие установки ивзгляды на мир.
2. Некоторыепарадоксальные следствия синергетики
Множество новыхпарадоксальных идей, образов и представлений возникает в синергетике. Крометого, с точки зрения синергетики может быть рассмотрен совершенно по-новомуцелый ряд традиционных понятий.
Первое. Изучаютсямеханизмы локализации быстрых эволюционных процессов в сложных системах (наоткрытых нелинейных средах). Структура (или организация) рассматривается здесьне как нечто стационарное, а как процесс, локализованный в определенной областинепрерывной Среды. Этот процесс имеет определенную геометрическую форму испособен как-то развиваться, реконструироваться, перемещаться по среде. Другимисловами, структура есть пятно организации, блуждающее по среде.
Открытая нелинейнаяСреда покрывает себя пятнами организации. Парадоксально, что тепло (горение)может поддерживать себя в форме определенных структур, в форме «кристаллатепла» («кристалла горения»). Этот феномен изучен научной школойакадемика РАН А.А.Самарского и члена-корреспондента РАН С.П.Курдюмова и названфеноменом инерции тепла.
Удалось установить механизмыформирования структур-процессов в открытых нелинейных средах. В результатеизучения относительно простых математических и вычислительных (компьютерных)моделей получен результат фундаментальной важности: непрерывная нелинейнаясреда потенциально содержит в себе различные типы локализации процессов(различные типы структур). Среда выступает в качестве носителя различных формбудущей организации, в качестве поля возможных путей эволюции.
Второе. Изменяетсяпредставление о будущем. Будущие состояния сложных систем ускользают от нашегоконтроля и предсказания. Будущее открыто, оно неоднозначно. Но в то же время внелинейной среде скрыт, предсуществует как непроявленное спектр«целей» развития, будущих возможных структур. Не любой произвольныйпуть эволюции реализуем на данной среде, но только определенный наборэволюционных путей. И этот спектр «целей», структур-аттракторовэволюции определяется исключительно внутренними, собственными свойствамиоткрытой нелинейной cреды. Таким образом, будущее открыто в виде спектрапреддетерминированных возможностей.
Третье. В синергетикевозникает одно из наиболее парадоксальных представлений — представление овлиянии будущего, или конечной причинности. Будущее преддетерминируетнастоящее, структуры-аттракторы детерминируют ход исторических событий. Будущееоказывает влияние сейчас, в некотором смысле оно существует в настоящем.
Структуры-аттракторыкак будущие состояния предданы, предзаданы (свойствами данной нелинейнойсреды). Они существуют «as a ready-made». Паттерны самоорганизации иэволюции наличествуют до самих процессов эволюции. Patternsare beforeprocesses. Аттракторы выглядяткак «память о будущем», как «воспоминание будущейактивности». Все воздействия, попытки построить организацию, которые выходят за пределы области притяжения («конуса» аттрактора),оказываются тщетными. Все, что не соответствует структурам-аттракторам, будетсмыто, уничтожено диссипативными процессами.
Например, человек можетстремиться действовать против тех сил, которые «тянут его» избудущего, действовать наперекор своим неосознанным установкам. Но все попыткитакого рода обречены на провал.
Четвертое. Хаос — этоне зло, а «сила», выводящая на структуры-аттракторы эволюции, а такжеспособ синхронизации темпов развития подструктур внутри сложной структуры.
В мире должна бытьопределенная доля хаоса, разрушения Хаос, флуктуации на микроуровне играютсущественную роль в определении наличных тенденций, «целей» процессовна макроуровне. Хаос предстает в качестве механизма выхода наструктуры-аттракторы эволюции. Макроорганизация строится благодаря беспорядку,хаосу на микроуровне. Добро и зло, порядок и хаос, организация и дезорганизация- все в мире уравновешено. Стало быть, бессмысленно бороться против хаоса,стремиться полностью вытеснить негативные, деструктивные элементы из мира.
Пятое. Не может бытьрезкого роста без угрозы падения и разрушения.
Существуют некоторыезаконы ритма, свойственные как живой, так и неживой природе, законы периодическойсмены состояний: подъем — спад — стагнация — подъем и т.д. Только подчиняясьэтим «ритмам жизни», режимам колебаний, сложные системы могутподдерживать свою целостность и динамично развиваться. Этот механизмсамодвижений, автоосцилляций глубоко аналогичен восточному образу инь-ян. Инь — это полная потенциальность и устремленность, это, так сказать, подсознание,нечто невербализованное и непроявленное. Ян — это реализованное,вербализованное, проявленное.
Согласно нашимсинергетическим моделям, периодическая смена HS- и LS- режимов с обострением,которая возможна для открытых сред с сильной нелинейностью, можетрассматриваться в качестве математической аналогии смены инь-ян, чередованиядвух дополнительных элементов мира. HS- режим — это режим «неограниченноразбегающейся волны», когда нет локализации, и все структуры,неоднородности размываются. LS- режим с обострением — это режим«сбегающейся волны горения», режим локализации и интенсивного ростапроцессов в более или менее узкой области около максимума.
Шестое. Синергетика вводитновые принципы объединения простых структур в сложные, принципы эволюционногохолизма. Объединение «разновозрастных», развивающихся в разном темпеструктур происходит через синхронизацию их темпа жизни, скорости развития.Синтез простых структур в одну сложную осуществляется посредством установленияобщего темпа их эволюции. В результате объединения структуры попадают в одинтемпомир, начинают развиваться с одной скоростью.
Седьмое. Задачамоделирования и предсказания развития сложной системы является по существузадачей определения возможных путей развития, спектра структур-аттракторовэволюции открытых нелинейных систем. Получается, что управляющее воздействиедолжно быть не энергетически мощным, а правильно топологически организованным.Не вкладываемая энергия, не интенсивность воздействия, а его топологическаяконфигурация, симметричная «архитектура» наиболее существенны.Слабые, но правильно организованные — так называемые резонансные — воздействияна сложные системы чрезвычайно эффективны. Сложные организации оказываютсяселективно топологически чувствительными. Они демонстрируют неожиданно сильныеответные реакции на релевантные их внутренней организации, резонансныевозмущения.
3. На пути ксинергетике с человеческим лицом
Сегодня мы находимся напути к социосинергетике или гомосинергетике. Мы пытаемся построить, если можнотак выразиться, синергетику с человеческим лицом. Мы движемся к синергетике,умеющей подходить и знающей как подходить к человеческой культуре, к пониманиюфеномена человека во всех его разнообразных проявлениях, к раскрытию тайнчеловеческого художественного и научного творчества, познания, здоровья,образования, коммуникации, встраивания человека в ближайшую и более отдаленнуюсоциальную и культурную среду.
На пути к гуманитарной,человеческой синергетике возникает ряд метафорических представлений,мыслеобразов. Паттерны самоорганизации и геометрии человеческого поведения;фрактальные рисунки исторических событий; ментальные (или социокультурные)ландшафты, в которых всеобъемлюще представлено вчера-сегодня-завтра; ситуации«здесь и теперь» как такие места, где встречаются неведомое прошлое ивнезапно возникающее будущее; когнитивные карты личности; картины«сгущения» «разрежения» культурных инноваций — этивизуальные образы, навеянные синергетикой, способны стать точками ростагуманитарного знания.
Итак, синергетикаприлагается и применяется к пониманию самых разных явлений природы и мирачеловека. Синергетика пытается выступать в самых разных модификациях, более илименее отдаленных приложениях. Сама синергетическая система знания развиваетсяблагодаря и через «синергетический подход к...»
Синергетика можетрассматриваться как позитивная эвристика, как метод экспериментирования среальностью. Это — не инструмент, дающий предзаданные результаты, а дверь,открытая в… реальность природную или человеческую и ожидающая ответов отсамой этой реальности. Стоит попробовать, подойти к миру синергетически,проинтерпретировать или переинтерпретировать феномены или события с синергетическойточки зрения и посмотреть, что получится. Синергетика становится способом непросто открывания, но и создания реальности, способом увидеть мир по-другому иактивно встроиться в этот мир. Она дает возможность рассмотреть старые проблемыв новом свете, переформулировать вопросы, перереконструировать проблемное поленауки.
Я выступаю заэкспериментальную, или «веселую», синергетику, которая можетстроиться на солидном фундаменте математических аналитических расчетов икомпьютерного моделирования процессов в открытых нелинейных средах. Речь идет освободном оперировании полученным знанием и попытках эвристического приложенияэтого знания к самым различным областям. Синергетика возможна не только какстрогая наука, но и как средство экспериментирования, игры с реальностью.
Парадигмасамоорганизации, или, с моей точки зрения, синергетическая парадигма, влечет засобой, как показывают И.Пригожин и И.Стенгерс, новый диалог человека сприродой. Она приводит также к новому диалогу человека с самим собой и сдругими людьми. Нелинейная ситуация, ситуация бифуркации путей эволюции илисостояние неустойчивости нелинейной среды, чувствительности ее к малымвоздействиям, связана с неопределенностью и возможностью выбора. Осуществляявыбор дальнейшего пути, субъект ориентируется на один из собственных,определяемых внутренними свойствами среды путей эволюции и вместе с тем на своиценностные предпочтения. Он выбирает наиболее благоприятный для себя путь,который в то же время является одним из реализуемых в данной среде путей.Синергетику поэтому можно рассматривать как оптимистический способ овладениянелинейной ситуацией.
Синергетика вообщенеразрывно связана с оптимизмом. В современной ситуации ускоренного инестабильного развития мира синергетика имеет мажорное звучание. Это — оптимистическая попытка понять принципы эволюции и коэволюции сложных систем,раскрыть причины эволюционных кризисов, нестабильности и хаоса, овладетьметодами нелинейного управления сложными системами, находящимися в состояниинеустойчивости.
Главная проблемазаключается в том, как управлять, не управляя, как малым резонанснымвоздействием подтолкнуть систему на один из собственных и благоприятных длясубъекта путей развития, как обеспечить самоуправляемое и самоподдерживаемоеразвитие. Проблема также в том, как преодолевать хаос, его не преодолевая, аделая его симпатичным, творческим, превращая его в поле, рождающее искрыинноваций.
Разрушить уходящий вглубокую древность стереотип страха перед хаосом, увидеть красоту и конструктивностьхаоса — это tour de force, настоящий подвиг синергетики. Малое и хаотическоепрекрасны, ибо открывают возможность рождения нового. Красота с синергетическойточки зрения может быть рассмотрена как некий промежуточный феномен междухаосом и порядком. Красота — это не полная симметрия, а некоторое нарушениесимметрии (порядка).
Синергетика позволяетпонять разрушение как креативный принцип, а «страсть к разрушению кактворческую страсть», о чем писал М.Бакунин, ибо только освободившись отпрежнего, повернув процессы в обратную сторону, на противоположный режим, наосколках старого может быть создано что-то привлекающее внимание новое.
Нелинейная(синергетическая) ситуация — это ситуация игры с реальностью. Это — некий типфизического эксперимента, или же ментальной или экзистенциальной игры,блуждания по полю многовариантных путей в будущее. В этой эволюционной игреничто не предопределено, кроме самых общих правил этой игры. Эти правила носятхарактер эволюционных запретов, накладываемых на некоторые несвойственныесложной системе (среде) пути эволюции.
Не субъект дает рецептыи управляет нелинейной ситуацией, а сама нелинейная ситуация, будь то природнаяситуация, ситуация общения с другим человеком или с самим собой, как-торазрешается и в том числе строит самого субъекта. Нелинейное, творческоеотношение к миру, каким образом, означает открытие возможности сделать себятворимым. Позволить нелинейной ситуации или другому человеку влиять на себя.Строить себя от другого. Похожий принцип находим в поэтическом государстве ПоляВалери: «Творец — это тот, кто творим».
Погружение всинергетику и намерение ее использовать как «позитивную эвристику»связано, стало быть, с развитием игрового сознания. Синергетически мыслящийчеловек — это homo ludens, человек играющий.
Синергетика выступает втаком случае как некий тип интеллектуальной йоги. Давая рецепты овладениясложным, она разрушает сам «рецепт», сам прежний способрецептообразования. Она все делает гибким, нежестким, открытым, многозначным.Синергетическое действие — это действие исподволь, исходя из собственных формобразования, собственных сил, способностей, потенций. Это — стимулирующеедействие.
Синергетический подходк человеку — это новый подход к здоровью человека, индивидуальному или коллективному(социотерапия). Открывая принципы сборки сложного из простого, синергетикастроит новый холизм. Синергетический подход к человеку — это холистическийподход. Если речь идет о здоровье, то это гештальттерапия. Лечение обретаетметафорический образ «нового открытия себя», «возвращения ксамому себе». Говоря об основах будущей холистической медицины, Ф.Капраотмечает: «Доктор должен будет уважать способность тела к самоисцелению ине пытаться господствовать над процессом исцеления».
Лечение и излечениепредстает как «синергетическое приключение» человека, при котором всамом человеке обнаруживаются скрытые установки (структуры-аттракторы) наблагоприятное и здоровое будущее. Оно есть проявление собственныхподдерживающих человека путей и внутренних сил следовать этими путями. Спозиции синергетики возможно обсуждение вопросов о том, здорово ли бытьхаотическим, каковы причины эффективности малых (допустим, гомеопатических илиакупунктурных) воздействий, можно ли быть психически здоровым при соматическойболезни и наоборот, может ли быть здоров индивид, если «нездорово»общество, социальная среда его обитания и наоборот.
Синергетический подходк образованию (синергетика образования) может быть охарактеризован аналогичнымобразом как гештальтобразование. Процедура обучения, способ связи обучаемого иобучающего, ученика и учителя — это не перекладывание знаний из одной головы вдругую, не вещание, просвещение и преподнесение готовых истин. Это — нелинейнаяситуация открытого диалога, прямой и обратной связи, солидаристическогообразовательного приключения, попадания (в результате разрешения проблемныхситуаций) в один согласованный темпомир. Это — ситуация пробуждения собственныхсил и способностей обучающегося, инициирование его на один из собственных путейразвития. Гештальтобразование — это стимулирующее, или пробуждающее,образование, открытие себя или сотрудничество с самим собой и другими людьми.
Кто-то мудро сказал,что образование — это то, что помнишь, когда уже все забыл. Это в высшейстепени относится к синергетическому образованию и к образованию черезсинергетику. Знание не просто накладывается на структуры личности или, темболее, навязывается им. Синергетическое образование действует подспудно. Это — образование, стимулирующее на собственные, может быть еще непроявленные,скрытые, линии развития. Как я стремилась показать, это — способ открыванияреальности, поиска путей в будущее.
4. Начала синергетикипознания
Мною была предпринятапопытка выявить эвристическое значение синергетической модели эволюции исамоорганизации сложных систем для эпистемологических исследований. Синергетикаобнаруживает широкие перспективы применения в понимании таких проблемчеловеческого мышления и творчества, как характер современной информационнойреволюции, креативные способности человека, функционирование его творческойинтуиции и продуктивного воображения, исторический ход развития науки икультуры.
Синергетический подходк пониманию эволюции научного знания и креативности человека (синергетикапознания) попадает в рамки эволюционной эпистемологии. Синергетика познания — это синергетика второго порядка (синергетика II) по отношению к синергетике какобласти исследования механизмов эволюции и самоорганизации вообще (синергетикаI).
«Если попытатьсяобозреть совокупное знание человечества, то оно предстает для его»обитателей" в виде Вавилонской башни с такой сложной и развитойиерархией, что вся система постоянно движется на грани развала исаморазрушения", — рисует метафорическую картину Э.Эзер, один из известныхспециалистов в области эволюционной эпистемологии.
Сложный, неоднозначныйи запутанный исторический ход движения познающего разума выглядит какпостроение «Вавилонской башни» знания. Будучи порождениемчеловеческого разума, идеи, теории, модели — этот третий мир Поппера — начинаетсвою собственную жизнь, приобретает собственную историю, порождающую сложность,превосходящую первоначально созданное человеком. И подобно тому, как вбиблейском мифе о строительстве «Вавилонской башни» произошло смешениеязыков, в историческом течении научного знания имеет место смешение,синкретичное переплетение начал организованного и самоорганизующегося,сознательного, преднамеренного и неосознанного, стихийного, предсказуемого инепредсказуемого. В этом когнитивном движении смешивается да и нет, истина изаблуждение, наука и миф, наука и псевдонаука, рассудок как tabula rasa ипредрассудок.
Встает вопрос о самойприменимости синергетики к пониманию человеческих когнитивных процессов.Синергетика применима, ибо ориентирована на раскрытие универсальных механизмовсамоорганизации и эволюции сложных систем, систем любого типа, как природных,так и человекомерных. Синергетика устанавливает мостики между мертвой и живойприродой, между целеподобностью поведения природных систем и разумностьючеловека, между процессом рождения нового в природе, «творчествомприроды» и креативностью человека.
Могут быть выдвинутытри аргумента в защиту самой возможности синергетического подхода к эволюциинаучного знания и представлений культуры. Это, — во-первых, очевидная ролькооперативных, когерентных эффектов в науке и культуре, во-вторых,плодотворность структуралистского подхода и, в-третьих, длительная апробация иценность информационного подхода к науке и культуре.
Такие черты креативногомышления как наличие альтернатив, сценариев развертывания мыслей, разнообразиешагов ментальных движений могут быть рассмотрены с точки зрениясинергетики. Альтернативы, плюрализм, просмотр различных вариантов каканалог хаоса в когнитивной области играют позитивную, стимулирующую роль втворческом мышлении. На первоначальном этапе работы творческой интуиции,вероятно, имеет место максимальное расширение креативного поля, охватмаксимально возможного разнообразия элементов знания. При этом уравновешиваниеглавного и неглавного, существенного и несущественного, т.е. радикальнаяпереоценка познавательных ценностей перед лицом творческой цели, осознаваемой вбольшей или меньшей степени, является основой продуктивного выбора идеи.Первоначальное брожение по метальному мицелию служит подготовкой кинновационному скачку мыслей.
Механизм творческогомышления, «работы» интуиции может быть рассмотрен как механизмсамоорганизации, самодостраивания визуальных и мысленных образов, идей ипредставлений. Механизм самодостраивания включает в себя, во-первых,направленность на возникающее целое. Установка (план, основная идея или образ)выполняют роль путеводной нити поиска.
Во-вторых, на базеувеличения разнообразия, переоценки познавательных ценностей происходит отбор,отсечение «ненужного». Смысл скрытых установок как раз селективный,фильтрующий. Механизм творческого мышления — это не случайный переборвариантов, а выбор главного, чтобы организовать целое. Самоорганизацияосуществляется вокруг этого ключевого звена. Интеллектуальное и словесноетворчество связано с безжалостным отбрасыванием, беспощадным уничтожениеммногого из того, что незадолго до этого было допущено как когнитивный аналогхаоса.
В-третьих, механизмсамоорганизации в творческом мышлении может быть представлен как механизмвосполнения недостающих звеньев, самодостраивания, самосборки целостногообраза. Происходит не просто «инсайтная перестройка», мгновеннаяорганизация целостной структуры, как это полагают гештальтпсихологи. Согласносинергетической модели, творческое мышление представляет собой самовырастаниецелого из частей в результате самоусложнепния этих частей. Поток мыслей иобразов в силу своих собственных потенций выстраивает себя.
В-четвертых, научноеоткрытие может быть интерпретировано как реорганизация проблемного поля (полявопросов), как кристаллизация знания, выход на структуру. Причем в научномтворчестве, как правило, имеет место целая серия кристаллизаций.
Синергетическое видениеисторического развития науки и культуры складывается из представлений опринципиальной нелинейности и циклическом характере развития, неравномерноститемпов развития и чередовании периодов «сгущения инноваций»(«всплеска талантливости») и «разрежения инноваций» в наукеи культуре, инерции парадигмального сознания и ценности маргинальных иархаических элементов в науке и культуре.
С позиции синергетикинаучные революции можно истолковать как «точки бифуркации» развитиянауки и культуры. Научные революции связаны с выбором между альтернативами и споворотом, коренным изменением в научной картине мира. В предреволюционный,критический период, как правило, происходит «размножение» научныйнаправлений и школ, т.е. преобладают дивергентные тенденции. И именно эторазнообразие подходов, концепций и интерпретаций конструктивно для выбора в«точках бифуркации» собственных устойчивых тенденций развития системнаучного знания. Рост альтернативных научных школ перед научной революцией какбы заранее подготавливает системы знания к многовариантному будущему.
После научнойреволюции, в период «нормальной науки», напротив, идет формированиемощного парадигмального течения, т.е. начинают проявляться тенденцииконвергенции.
Отметим одно изнаиболее удивительных следствий синергетического видения развития науки икультуры синергетика показывает нам, что мы должны изменить свое отношение кмаргинальным линиям развития науки и культуры, к так называемым«тупикам» развития и даже к архаическим элементам. По аналогии сбуддийским образом сознания-сокровищницы можно предложить образнауки-сокровищницы, науки, в которой не исчезают, а остаются как неуничтожимыйфон реликты ушедших в далекое прошлое эпох.
М.М.Бахтин как-тосделал замечание, что культура располагается на границах. Границы, побочныелинии, маргиналии культуры — это, может быть, в некотором отношении болееценное и интересное, чем общепринятое и общераспространенное в культуре.Синергетическое видение культуры, которое стирает резкие временные ипространственные различия, сближается здесь с постструктурализмом ипостмодернизмом, которые пытаются придать статус «здесь и теперь»всему ушедшему, полузабытому, утраченному.
Результаты современныхисследований в области эволюционной эпистемологии идут в данном случае в одномрусле с синергетическими представлениями. Эволюционно-эпистемологический взглядна историю познания позволяет объяснить ряд фундаментальных«заблуждений» коллективного человеческого разума в истории науки,например двухтысячелетнее (с некоторыми изменениями) существование физики Аристотеля.
Для этого вводитсяпонятие мезокосма — когнитивного окна, которое открывается перед человеком,обремененным своей биологической природой. Мезокосма — «когнитивная нишачеловека». А физика Аристотеля, видоизмененная Ж.Буриданом в средние века,- это правильная мезокосмическая физика, это интуитивная физика, неосознанноиспользуемая и современным человеком.
Предрассудкиклассической науки и более ранних этапов развития науки живут в современномчеловеке. Из-за своего мезокосмического и эволюционного происхождения онитрудно устранимы. Человек не может выпрыгнуть из своей мезокосмической природы,и продукты его иннтеллектуального труда носят печать этой его мезокосмическойограниченности.
Синергетической взглядна науку позволяет переинтерпретировать и феномен инерции парадигмальногосознания в науке. Процесс становления новой научной парадигмы связан сосвоеобразными когерентными, кооперативными эффектами в науке. Но возникнув пообщему согласию и как эффект свободного выбора каждого, парадигмальное знание,а также вытекающие из него коллективные паттерны мышления и деятельности,становятся теми «параметрами порядка», которые порабощают каждогоученого-исследователя, а особенно тех, кто только вступает в научнуюдеятельность (принцип «порабощения» ввел в синергетику Г.Хакен).
Научное сообществовесьма консервативно, настороженно настроено по отношению к инновациям.
Можно говорить,по-видимому, о феномене инерции парадигмального сознания в науке. Инерция — этосвоеобразный иммунитет науки как организма, как целостной системы. Это — стремление сохранить существующие структуры знания, направленность и схемынаучно-исследовательской работы. Это — отторжение всего чуждого,несвойственного для организма науки. Новое, как правило, по началу воспринимаетсяблюстителями чистоты парадигмального знания как непростительное инакомыслие. Сутверждением новой системы знания оно начинает приветствоваться ираспространяться. Последняя стадия собственной эволюции научных идей — этостадия инволюции идеи, ее жесткой кристаллизации, догматизации.
Суммируем, что новоговносит синергетический подход по сравнению с близкими к нему и более развитымитеоретико-информационным и структуралистским подходами к анализу эволюциинаучного знания и феноменов культуры. Специфика синергетического подхода — висследовании — механизмов становления когерентности, связности событий,возникновения общепринятых образцов когнитивного поведения и мышления (ибонаука представляет собой коллективное предприятие, в котором проявляют себя кооперативные,корпоративные эффекты, подобные формированию коллективного мнения в той илииной общественной группе);
— роли аналогов хаоса,разнообразия элементов знания и опыта, испытания ряда ментальных альтернативдля устойчивого и продуктивного функционирования когнитивных систем;
— быстрых процессовроста научного знания и научной информации, режимов с обострением(blow-up regimes), а также смены двух взаимодополнительных режимов нанаучной среде — быстрого развития и локализации процессов, с одной стороны, изамедления, спада активности и «растекания» — с другой;
— соотношения элементовпреддетерминации и открытости эволюционных процессов, связанных с событиемвыпадения на структуру-аттрактор как одну из спектра возможных структур знания,с выбором дальнейшего пути эволюции на поле большого, но ограниченного, спектравозможностей;
— конструктивныхмеханизмов коэволюции сложных, иерархически организованных и«разновозрастных» структур индивидуального сознания, знания иколлективной когнитивной деятельности (системы сознания-подсознания ученого;научных школ, как правило, охватывающих несколько поколений ученых;
— науки как сложнойсистемы, включающей в себя слой интуитивного знания, скажем, интуитивныепредставления о движении современного человека, близкие к физике Аристотеля,народную науку, институализированную науку и неукладывающийся на сегодня врамки установленного и объяснимого слой паранормального знания — паранауку);
— возможностиэффективного управления нелинейными системами сознания и знания посредствомтопологически правильно организованных, так называемых резонансных,воздействий.
5. «Детствонауки» и детское сознание с точки зрения синергетики
С синергетической точкизрения могут быть проанализированы образы сознания в филогенезе и онтогенезечеловека, представления «детства науки и культуры» (первобытногосознания) и образы детского сознания. Как для архаического, так и для детскогосознания характерны образы древа познания и поиска, образы мандалы, цикличности,возвратов к прошлому, к сокровищнице сознания, а также синкретичностьпространственных и временных представлений.
Образы «древапознания» показывают наличие интуитивного чувства (и у древнего человека,и у ребенка) о плодотворности разнообразия, элементов хаоса для надлежащеймироориентации. Причем плюрализм жизненных и когнитивных путей означает нетолько развертывание возможностей, но и их свертывание, не только элементыдивергенции в творчестве, познании, жизненной практике, но и элементыконвергенции в них.
Динамичность развитияподдерживается, с синергетической точки зрения, только за счет чередования двухвзаимодополнительных режимов возрастания интенсивности процессов и их спада,стекания на центральное традиционное ядро процессов и растекания от него, толькоза счет частичных возвратов к старому, к традиции, к «прасреде»сознания, что интуитивно отражается в устойчиво повторяющихся образах мандалы.Получается, что «прошлое ещё впереди», как однажды выразиласьМ.Цветаева. Подобным образом Р.М.Рильке отмечает, что «будет скрыто многоеи впредь, чтобы наши завтрашние дали мы в себе сегодня обретали».Аттракторы развития как будущие состояния предданы. Они предстают как«память о будущем», «воспоминание будущего».
В детском и вархаическом сознании имеется глубокая связь между пространственными ивременными представлениями. Пространственные и временные характеристики,оказывается, здесь взаимооборачиваемы. Имеет место опространствование времениили овременение пространства. В архаическом мышлении и языке, как показываетЛ.Леви-Брюль, «быть здесь», «быть в том, или ином месте»означает в то же время «быть в тот или иной момент». «Вообще,все, что относится ко времени, выражается здесь словами, которые применялисьраньше к пространственным отношениям». Это коррелирует с синергетическимипредставлениями о структурах-аттракторах эволюции, в которых пространство ивремя не свободны, но связаны друг с другом. Последнее обстоятельство даетвозможность «вычитывать» прошлое и будущее структуры из сегодняшнейкартины эволюционных процессов в различных пространственных фрагментах этойструктуры. Оказывается, можно не моделировать будущее, а увидеть будущуюкартину процесса сегодня. Можно не восстанавливать «по крохам»прошлое, а найти его в целостности в настоящем.
6. Синергетика какпозитивная эвристика: как далеко мы можем идти?
В предыдущих разделах япыталась продемонстрировать широкие эвристические возможности синергетики,плодотворность ее применения в различных областях естественной и гуманитарнойнауки.
Претензии синергетикина универсальность и на некий род позитивной эвристики рождают целый спектрчеловеческих эмоций и рациональных отношений — от неподдельного интереса илипростого любопытства до явного сомнения или даже раздражения. Это вынуждает насвозвращаться к наиболее глубоким вопросам. Насколько оправданы синергетическиеинтенции выявить универсальные паттерны эволюции? Как возможно синергетическоевидение мира? Как возможна трансдисциплинарная или кросс-профессиональнаякоммуникация на основе синергетики? Ведь известно, что теория, котораяобъясняет все, не объясняет ничего. Вольфганг Паули как-то заметил, чтоустановил для себя эмпирическое правило: если теоретик говорит«универсальное», это означает пустую бессмыслицу.
Сегодня, когда проходитволна первого восторженного отношения к синергетике, а равно и ее активногонеприятия или простого отрицания, становится очевидным, что возможностисинергетики как позитивной эвристики достаточно фундированы. Синергетика имеетдостаточно сформированное «твердое ядро» в виде выявленных иестественнонаучно описанных механизмов эволюции сложных систем. Некоторыерезультаты, из которых мы выводим мивоззренческие следствия, доказаны в формематематических теорем.
Стоит упомянуть также отом, что «твердое ядро» новой теории самоорганизации составляют такжедва фундаментальных открытия: открытие странных аттракторов и открытие режимовс обострением (blow-up regimes). Оба эти открытия имеют большое философскоезначение. Именно они создают возможность построения моста между синергетикой,имеющей истоки главным образом в естествознании (в нелинейном анализе,неравновесной теормодинамике, теории хаоса, фрактальной геометрии), игуманитарными науками (когнитологией, эпистемологией, культурологией,социологией, демографией, экономикой).
Наличие странных, илихаотических аттракторов — один из фундаментальных фактов в теориисамоорганизации. К настоящему времени странные аттракторы обнаружены в самыхразных фрагментах мира природы и человека, начиная с метеорологии и кончая нейрофизиологией,исследованиями активности человеческого мозга. Странные аттракторы показываютнам пределы предсказуемости эволюционных процессов и наличие областей ихпринципиальной непредсказуемости. Это означает понимание вероятностного,стохастического поведения сложных динамических систем, которое обусловлено неограниченностью наших исследовательских возможностей, а самой природой этихсистем.
Другой фундаментальныйфакт — это закон роста народонаселения Земли. Мы привыкли считать, что процессыбыстрого роста, такие как рост населения, «экономическое чудо» илиинформационный взрыв, происходят согласно экспоненциальному закону. На самомделе, это — один из мифов классической науки.
Большинство процессовлавинообразного роста протекают гораздо быстрее, в режиме с обострением, когдахарактерные величины неограниченно возрастают за конечный промежуток времени.
Режимы с обострениемисследуются в настоящее время в физике плазмы, метеорологии, экологии(например, рост и вымирание биологических популяций), нейрофизиологии(моделирование распространения сигналов по нейронным сетям). Те же самые режимыс обострением имеют место в социальном и культурном развитии. Рост научнойинформации и рост населения Земли подчиняются гиперболическому закону, т.е. этипроцессы протекают в режиме с обострением.
Благодарямеждисциплинарному характеру этих фундаментальных открытий, синергетикаоткрывает возможности для нового диалога между естествоиспытателями игуманитариями. Синергетика делает шаги в направлении синтеза естественных игуманитарных наук, в направлении универсального знания.
Вместе с темсинергетика должна быть достаточно скромной и взвешенной в своих претензиях, стем чтобы не вызывать неоправданных надежд, с одной стороны, сдержанности,опасений или открытого и непримиримого скептицизма — с другой. Синергетика,разумеется, не в праве претендовать на объяснение и переинтерпретацию всего ився в человекознании. Она открывает лишь необычный ракурс рассмотрения феноменачеловека и исторического движения культуры. Это — ракурс эволюционности,когерентности, спонтанности, нелинейности человеческого поведения. С позициисинергетики возможен свежий взгляд на уже давно известные феномены человеческойкультуры.
Узкопрофессиональноориентированные ученые (скажем, биологи, культурологи, историки), как правило,не видят необходимости в использовании дополнительного «концептуальногокаркаса», в данном случае — нового синергетического языка. Эти ученыеоперируют своей хорошо известной и достаточно глубоко разработанной терминологией,будь то терминология биологическая или культурологическая. И чтобы убедить ихобратить внимание на новую перспективную область междисциплинарныхисследований, требуется достаточно изощренная аргументация. Можно лишьпоказывать плодотворность применения синергетики, но не навязыватьсинергетическое знание другим ученым. Вообще видеть не только возможности иперспективы, но и возможные границы (ограничения) развиваемого подхода — в этомсостоит научность исследования.
Хочется надеяться, чтосинергетика сможет прокладывать себе путь в будущее лишь синергетическими, ненасильственными, а стимулирующими открывать новое методами. Как выразился водном из своих выступлений на Форуме В.В.Поремский, синергетика не учит бытьдобрым, она излучает добро.
Синергетика также неучит быть мудрым, она и есть эволюционная мудрость.
Синергетика — этомудрость мягкого управления, управления через советы и рекомендации, фактическиуправления как самоуправления. Синергетическое знание говорит о том, какподражать природе в разрешении конфликтов, в притирании частей к целому, вразвитии от этапа к этапу. Синергетика помогает обнаружить эволюционные,исторические слои мудрости в каждом из нас. Она показывает, что временныепреобразования структуры могут быть пространственно распределены. Онаподсказывает, что можно сделать явным то, что непроявлено в нелинейной среде,что этих скрытых возможностей очень много, и путь в будущее не предопределен.
РОЛЬ ИМЕСТО СИНЕРГЕТИКИ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ
Российский научный центр«Курчатовский Институт»
Ю.А.ДАНИЛОВ
В последние годынаблюдается стремительный и бурный рост интереса к междисциплинарномунаправлению, получившему название «синергетика». Издаются солидныемонографии, учебники, выходят сотни статей, проводятся национальные имеждународные конференции. Серия «Синергетика», выпускаемая известнымиздательством «Шпрингер», насчитывает без малого семь десятковвыпусков и продолжает расширятся тематически. Экспансия синергетики, трактуемойвесьма произвольно и расширительно, охватывает не только различные областинауки, но и проникает в сферы человеческой деятельности, носящие сугубоприкладной, чтобы не сказать земной, характер. Как следствие этого процессарастет число словосочетаний, использующих ставший модным термин в самыхнеожиданных и парадоксальных контекстах: синергетическая парадигма,синергетический подход к проблемам национальной безопасности, синергетическиеначала образования и т.д. Столь широкая популярность,«подхваченность», одного из направлений современного точногоестествознания радует, но вместе с тем не может не настораживать, ибоупотребление термина всуе, без должного понимания специфики направления, подчасв полном отрыве от первоначального значения термина «синергетика», ато и просто как дань модному увлечению, короче, чрезмерно экстенсивный ростсинергетического направления таит в себе опасность скорой дискредитации и (какследствие) быстрого, хотя и незаслуженного, забвения.
Именно поэтомупредставляется важным вернуться к истокам синергетики и выяснить, какой смыслпервоначально вкладывал (и продолжает вкладывать) создатель синергетическогонаправления и изобретатель термина «синергетика» профессорШтугггартского университета и директор Института теоретической физики исинергетики Герман Хакен.
По Хакену, синергетиказанимается изучением систем, состоящих из большого (очень большого,«огромного») числа частей, компонент или подсистем, одним словом,деталей, сложным образом взаимодействующих между собой. Слово«синергетика» и означает «совместное действие», подчеркиваясогласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы какцелого. Подобно тому, как предложенный Норбертом Винером термин«кибернетика» имел предшественников в кибернетики Ампера, синергетикаХакена также имеет предшественников, например, в синергетике физиологаШерринггона, означавшей согласованное действие сгибательных и разгибательныхмышц (протагонист и антагонист) при работе конечностей, или синергии — слияниичеловека и Бога в молитве. Подчеркнем, что во всех случаях речь идет осогласованном действии. Разумеется, строгое определение синергетики потребовалобы уточнения того, что следовало бы считать большим числом частей и какиевзаимодействия подпадают под категорию сложных. Однако сейчас строгое определение,даже если бы оно было возможным, оказалось бы явно преждевременным. Поэтомудалее (как и в работах самого Хакена и его последователей) речь пойдет лишь обописании того, что включает в себя понятие «синергетика», и о ееотличительных особенностях. Строгое определение молодого направления было бычрезмерно ограничительным, или, если воспользоваться сравнениемЛ.И.Мандельштама, напоминало бы колючую проволоку, в которую укутали младенца.Системы, составляющие предмет изучения синергетики, могут быть самой различнойприроды и содержательно и специально изучаться различными науками, например,физикой, химией, биологией, математикой, нейрофизиологией, экономикой,социологией, лингвистикой (перечень наук легко можно было бы продолжить).Каждая из наук изучает «свои» системы своими, только ей присущими,методами и формулирует результаты на «своем» языке. При существующейдалеко зашедшей дифференциации науки это приводит к тому, что достижения однойнауки зачастую становятся недоступными вниманию и тем более пониманиюпредставителей других наук. В отличие от традиционных областей наукисинергетику интересуют общие закономерности эволюции (развития во времени)систем любой природы. Отрешаясь от специфической природы систем, синергетикаобретает способность описывать их эволюцию на интернациональном языке,устанавливая своего рода изоморфизм двух явлений, изучаемых специфическимисредствами двух различных наук, но имеющих общую модель, или, точнее,приводимых к общей модели. Обнаружение единства модели позволяет синергетикеделать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсемдругой, быть может, весьма далекой от нее области науки и переносить результатыодной науки на, казалось бы, чужеродную почву. Следует особо подчеркнуть, чтосинергетика отнюдь не является одной из пограничных наук типа физической химииили математической биологии, возникающих на стыке двух наук (наука, в чьюпредметную область происходит вторжение, в названии пограничной наукипредставлена существительным; наука, чьими средствами производится«вторжение», представлена прилагательным; например, математическаябиология занимается изучением традиционных объектов биологии математическимиметодами). По замыслу своего создателя проф. Хакена, синергетика призвана игратьроль своего рода метанауки, подмечающей и изучающей общий характер техзакономерностей и зависимостей, которые частные науки считали«своими». Поэтому синергетика возникает не на стыке наук в более илименее широкой или узкой пограничной области, а извлекает представляющие для нееинтерес системы из самой сердцевины предметной области частных наук и исследуетэти системы, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами,носящими общий («интернациональный») характер по отношению к частнымнаукам. Как и всякое научное направление, родившееся во второй половине ХХвека, синергетика возникла не на пустом месте. Ее можно рассматривать какпреемницу и продолжательницу многих разделов точного естествознания, в первуюочередь (но не только) теории колебаний и качественной теории дифференциальныхуравнений. Именно теория колебаний с ее «интернациональным языком», авпоследствии и «нелинейным мышлением» (Л.И.Мандельштам) стала длясинергетики прототипом науки, занимающейся построением моделей систем различнойприроды, обслуживающих различные области науки, а качественная теориядифференциальных уравнений, начало которой было положено в трудах АнриПуанкаре, и выросшая из нее современная общая теория динамических системвооружила синергетику значительной частью математического аппарата. Нужносказать, что изучением систем, состоящих из большого числа частей,взаимодействующих между собой тем или иным способом, занимались и продолжаютзаниматься многие науки. Одни из них предпочитают подразделять систему начасти, чтобы затем, изучая разъятые детали, пытаться строить более или менееправдоподобные гипотезы о структуре или функционировании системы как целого.Другие изучают систему как единое целое, предавая забвению тонко настроенноевзаимодействие частей. И тот, и другой подходы обладают своими преимуществами инедостатками. Синергетика наводит мост через брешь, разделяющую первый,редукционистский, подход от второго, холистического. К тому же в синергетике,своего рода соединительном звене между этими двумя экстремистскими подходами,рассмотрение происходит на промежуточном, мезоскопическом уровне, имакроскопические проявления процессов, происходящих на микроскопическом уровне,возникают «сами собой», вследствие самоорганизации, без руководящей инаправляющей «руки», действующей извне системы. Это обстоятельствоимеет настолько существенное значение, что синергетику можно было бы определитькак науку о самоорганизации. Редукционистский подход с его основным акцентом надеталях сопряжен с необходимостью обработки, зачастую непосильным длянаблюдателя, даже вооруженного сверхсовременной вычислительной техникой, объемаинформации о подсистемах, их структуре, функционирования и взаимодействии.Сжатие информации до разумных пределов осуществляется различными способами.Один из них используется в статистической физике и заключается в отказе отизлишней детализации описания и в переходе от индивидуальных характеристикотдельных частей к усредненным тем или иным способом характеристикам системы.Импульс, получаемый стенкой сосуда при ударе о нее отдельной частицы газа,заменяется усредненным эффектом от ударов большого числа частиц — давлением.Вместо отдельных составляющих системы статистическая физика рассматривает множества (ансамбли) составляющих, вместо действия, производимогоиндивидуальной подсистемой, — коллективные эффекты, производимые ансамблемподсистем. Синергетика подходит к решению проблемы сжатия информации с другойстороны. Вместо большого числа факторов, от которых зависит состояние системы(так называемых компонент вектора состояния) синергетика рассматриваетнемногочисленные параметры порядка, от которых зависят компоненты векторасостояния системы и которые, в свою очередь, влияют на параметры порядка. Впереходе от компонент вектора состояния к немногочисленным параметрам порядказаключен смысл одного из основополагающих принципов синергетики — такназываемого принципа подчинения (компонент вектора состояния параметрампорядка). Обратная зависимость параметров порядка от компонент векторасостояния приводит к возникновению того, что принято называть круговойпричинностью. Появление нового междисциплинарного направления встретило, какпринято теперь говорить, неоднозначный прием со стороны научного сообщества.Дебаты между приверженцами синергетики и ее противниками по накалу страстейнапоминали печально знаменитую сессию ВАСХНИЛ или собрания, на которыхразоблачали и осуждали буржуазную лженауку кибернетику. Хакена обвиняли вчестолюбивых замыслах, в умышленном введении легковерных в заблуждение.Утверждалось, будто кроме названия (у которого, как было сказано выше, уже имелисьпредшественники), синергетика напрочь лишена элементов Новизны. (Даже если быновацией было только название, появление синергетики было бы оправдано.Предложенном Хакеном название нового междисциплинарного направления, лапидарноеи выразительное, привлекало к новому направлению гораздо больше внимания, чемлюбое «правильное», но «скучное» и понятное лишь узкомукругу специалистов, название. В этой связи нельзя не вспомнить аналогичныеобвинения в адрес еще одной теории, внесшей свою лепту в развитиесинергетического направления, — теории катастроф французского математика РенеТома. Предложенное им название, сочтенное пуристами чрезмерно зазывным ирекламным, оказалось, особенно для нематематиков, намного болеепривлекательным, чем существовавший до Тома вариант — теория особенностейдифференцируемых отображений). Нет необходимости доказывать полезностьсинергетического подхода или настаивать на непременном использовании названия«синергетика» всеми, чьи достижения, текущие результаты или методысторонники синергетики склонны считать синергетическими. Явлениясамоорганизации, излучение сложности, богатство режимов, порождаемыхнеобязательно сложными системами, оставляют простор для всех желающих. Каждыйможет найти свою рабочую площадку и спокойно трудиться в меру желания, сил ивозможностей. Однако нельзя не отметить, что перенос синергетических методов изобласти точного естествознания в области, традиционно считавшиесябезраздельными владениями далеких от математики гуманитариев, вскрыли один изнаиболее плодотворных аспектов синергетики и существенно углубили нашепонимание ее. Синергетика с ее статусом метанауки изначально была призванасыграть роль коммуникатора, позволяющего оценить степень общности результатов,моделей и методов отдельных наук, их полезность для других наук и перевестидиалект конкретной науки на высокую латынь междисциплинарного общения. Положениемеждисциплинарного направления обусловило еще одну важную особенность синергетики- ее открытость, готовность к диалогу на правах непосредственного участника илинепритязательного посредника, видящего свою задачу во всемирном обеспечениивзаимопонимания между участниками диалога. Диалогичность синергетики находитсвое отражение и в характере вопрошания природы: процесс исследованиязакономерностей окружающего мира в синергетике превратился (или находится встадии превращения) из добывания безликой объективной информации в живой диалогисследователя с природой, при котором роль наблюдателя становится ощутимой,осязаемой и зримой. Из множества примеров, наглядно иллюстрирующих опасностьнеправомерного распространения синергетического подхода на области, достаточнодалекие от идеологии точного естествознания, и плодотворность переноса синергетическихидей по существу, упомянем науки о языке. Появилось довольно много работ, вкоторых авторы бойкой скороговоркой открывали глаза ничего не подозревавшемучеловечеству на то, что «обработка лингвистической информации насинтаксическом и лингвистическом уровнях определяют фазовые переходы намультифрактальных множествах», что «число возможных паттернов всловообразовании резко ограничено неоднородными диссипативными хаотическимипотоками, обусловленными мультифрактальностью как на одном аттракторе, так и вперемежающихся перескоках с одного из сосуществующих аттракторов надругой» и т.п.
В работах подобноготолка нет даже «торжества науки над здравым смыслом» (А.Н.Крылов). Затерминологической трескотней в них скрывается «абсолютная пустота» (С.Лем).Между тем синергетический подход к проблемам языка и его философскомуосмыслению возможен и плодотворен. Общие закономерности поведения систем,порождающих сложные режимы, позволяют рассматривать на содержательном, а иногдаи на количественном уровне, такие вопросы, как уровень сложности восприятияокружающего мира как функция словарного запаса воспринимающего субъекта, рольхаотических режимов, их иерархий и особенностей в формировании смысла,грамматические категории как носители семантического содержания, проблемыностратического языкознания (реконструкция праязыка) как восстановление«фазового портрета» семейства языков и выделения аттракторов, имногое другое.
P.S.ДВА СЛОВА О МОДЕ НА СИНЕРГЕТИКУ
Стоит, все же,подчеркнуть, что понимание синергетики в различных контекстах различно, исегодня не существует ее общепринятого определения, как, например, несуществует строгого определения фрактала. Кроме того, объем и содержаниепредмета взрывным образом расширяются, вызывая неумеренные восторги неофитов ипротесты наиболее строго мыслящих профессионалов, стоявших у«истоков» и сокрушенно следящих за искажением исторической правды, иприоритетов. Это культурный феномен узнавания, а, следовательно, и своегопонимания, архетипа целостности в разных областях культуры, и его экспансияидет от наиболее авторитетной компоненты — науки, да еще междисциплинарной.Можно огорчаться по поводу моды на синергетику, и ее вольного толкования, ноистория помнит не одно увлечение подобного рода: моду на кибернетику, системныйанализ, теорию относительности, ну а если перенестись в XYIII век -салонныевечера Вольтера о новой механике, и даже общество «ньютонианскихдам», что в конечном счете способствовало быстрейшемувнедрению«Начал» Ньютона в университетские курсы Европы (несмотря насопротивление многих континентальных авторитетов). Мода, конечно, пройдет, но воснования культуры будут заложены принципы и язык синергетики, а время рассеетмиражи непонимания. Итак, синергетика возникла, как теория кооперативных явленийв задачах лазерной тематики, но постепенно приобретала все более общий статустеории, описывающей незамкнутые, нелинейные, неустойчивые, иерархическиесистемы. Уже в области естествознания существует оппозиция такому толкованиюсинергетики, кто-то предпочитает говорить о нелинейной динамике, или теориидиссипативных систем, теории открытых систем, теории динамического хаоса ит.д… На наш, уважаемый читатель, взгляд апология синергетики может бытьоправдана лишь после введения в рассмотрение проблематики наблюдателя,человекомерных систем, самореферентных систем, тем самым расширяя методологиюсинергетики на область целостной культуры. Вот в этом расширительном толкованиимы и понимаем синергетику в данной работе, философски говоря, синергетика этонаука (точнее говоря, движение в науке) о становящемся бытии, о самомстановлении, его механизмах и их представлении. И здесь важно избежать другойкрайности, не профанировать ее методы, не увлекаться модной синертическойфразеологией, произвольно сплетая метафоры; но оставаясь на позициях конкретнойнауки, использовать эвристический трансдисциплинарный потенциал синергетики кактехнологию универсалий, реализуемую в практической деятельности.