Расширение категориальных основании физического знания

§ 1. Категории формообразования в отражении процессов самоорганизации

Интертеоретический анализ современной революции в естествознании, проведенный нами в первой главе, пока­зал, что главное содержание революционных изменений в области физики состоит в появлении физических исследова­тельских программ, направленных на отражение процессов становления сложных систем с более высокой степенью упорядоченности, чем исходная. Напомним что речь идет о самопроизвольных необратимых процессах самооргани­зации.

Мы уже упоминали о том, что переход физики к теоре­тическому описанию процессов становления породил мно­гие методологические проблемы: и связанные с теорети­ческой реконструкцией самоорганизации (что для физики внове), и касающиеся соотношения этого нового знания с обширным массивом познавательных результатов тради­ционной «физики существующего». На наш взгляд, прояс­нению смысла этих методологических проблем и исследо­ванию возможных путей их решения будет способствовать категориальный анализ теоретических моделей самоорга­низации. Выбор в арсенале философских средств анализа естественнонаучного знания именно категориальных форм его осмысления связан со спецификой нынешнего этапа в развитии некоторых областей точного естествознания. Дело в том, что категории мышления являются граничными оп­ределителями смысла. Между тем формулировка многих проблем, например в современной космологии, обнаружи­вает как раз приближение к границам осмысленности. Пре­дельными по сути в этом смысле являются такие вопросы: что было до начала времени? каковы условия возникно­вения материи из ничего? что было, когда ничего не было? И хотя в формулировках такого рода присутствует, конеч­но, доля щегольства, более адекватными формулировками космологи по сути дела не располагают [59, 147—214]. Ха­рактерно, что не только в применении к столь экстремаль­ным и глобальным обстоятельствам, как рождение Вселен-

54

ной, обнаруживается ограниченность традиционного понима­ния используемых физикой категориальных средств. Са­моорганизация диссипативных структур в макроскопиче­ских масштабах и обыденных ситуациях (скажем, обра­зование ячеек Бенара в слое масла на раскаленной сково­роде) также оценивается физиками как «поразительный пример, демонстрирующий способность неравновесности служить источником упорядоченности» [47, 13]. Такая оценка связана с неприменимостью к образованию дисси­пативных структур классического критерия упорядоченности Больцмана, ассоциирующего упорядоченность с устойчи­востью равновесных структур типа кристалла.

Оба эти примера показывают ограниченность актуаль­но использовавшихся традиционной физикой методологи­ческих средств для осмысления неклассических ситуаций, отражаемых современными физическими концепциями. Речь идет о необходимости расширения философских ос­нований физического знания, прежде всего категориаль­ных форм его осмысления. Такое расширение может мыс­литься как развитие категориальных структур, эксплици­руемых в понятийном аппарате теорий; связанное с этим обстоятельством расширение содержания понятий, сопо­ставляемых с соответствующими категориями; привлече­ние к осмыслению познавательных результатов ранее не используемых в этой области знания категорий.

Поскольку в поле зрения теоретического описания ока­зывается становление нового, на наш взгляд, открывается возможность использования потенциала диалектики как идеальной модели теоретического воспроизведения процес­сов развития. Преимущество подхода с этих позиций сос­тоит в том, что можно воспользоваться систематизирован­ными группами категорий, выработанными мировой фи­лософской мыслью при отражении процессов развития че­ловеческого познания и общественной жизни. Степень адекватности этих категориальных систем понятийным структурам физических теорий будет свидетельствовать об уровне отражения последними процессов развития, о перспективах развития как физического, так и философс­кого знания. То обстоятельство, что речь идет о теорети­ческом уровне отражения процессов становления, побуж­дает нас обратиться к категориям сферы сущности. При этом логично прежде всего рассмотреть экспликацию ка­тегорий формообразования в понятийном аппарате теорий самоорганизации. Во-первых, все эти теории касаются формирования определенных структур, что определяет уместность обращения к категориальным средствам отра-

55

жения именно формообразования. Во-вторых, категори­альные структуры детерминации касаются более глубоко­го уровня познания сущности процессов развития, и к ним имеет смысл обратиться позже.

Существенные отношения формообразования, диалек­тика категорий формы и содержания раскрываются через систему категорий: «элемент» и «структура», «целое» и «часть», «внутреннее» и «внешнее». Системная связь ка­тегорий призвана воспроизвести объективный ход разви­тия предмета и процесс познания его сущности. Охарак­теризуем вкратце эту связь с точки зрения диалектики [33].

Проблема отношения формы и содержания историче­ски возникла в рамках решения фундаментальной миро­воззренческой проблемы: как возможны постоянство и повторяемость явлений при их непрерывном изменении? До Гегеля эта проблема рассматривалась в категориях «форма» и «материя». Гегель отверг идею неизменности материального субстрата изменений и выдвинул понятие «содержание», воплощающее единство формы и материи. Он писал: «Содержание... определено в себе... как приняв­шая форму материя» [23,84].

Материалистически переосмысливая гегелевские идеи, К. Маркс углубил различие содержания и субстрата: со­держание — это субстрат в единстве с его формой. Поэто­му обнаружение материального субстрата — лишь сту­пень в познании содержания. Содержание — реальный процесс развертывания основания предмета, т. е. его ста­новление. Тогда форма оказывается становящейся и раз­вивающейся структурой (складываются устойчивые связи элементов содержания). Здесь содержание определяет форму. Форма выступает как результат самоформирова­ния предмета, она не привносится извне. Категории «эле­мент» и «структура», «часть» и «целое», «внутреннее» и «внешнее» конкретизируют диалектику содержания и фор­мы в развитии предмета. Источником развития служит противоречие, заключенное в основании как начале раз­вития. В соответствии с законом единства и борьбы про­тивоположностей происходит раздвоение единого, возник­новение существенных различий — дифференциация. Че­рез механизм дифференциации основание переходит в содержание как совокупность элементов. Дифференциация элементов с необходимостью дополняется интеграцией их в систему за счет возникновения устойчивых связей между элементами. Таким образом, создается оформление содер­жания, возникает устойчивая структура.

56

Генетическое выведение элементов из основания, дейст­вие интеграционных процессов всякий раз происходят согласно логике развертывания конкретного основания определенного предмета. Так, становление Вселенной в со­ответствии с современными космологическими моделями, основанными на унитарных калибровочных теориях, вклю­чает в себя в любом из «сценариев» последователлное раздвоение единого.

Из исходного суперсимметричного состояния в резуль­тате спонтанного нарушения симметрии выделяется гра­витационное и объединенное взаимодействие; на более поздних этапах расширения пространства Вселенной (че­рез 10^-43с после Большого Взрыва) и соответствующего понижения температуры до 10²⁷ К из объединенного взаи­модействия выделяются сильное и электрослабое взаимо­действия, и, наконец, электрослабое взаимодействие раз­деляется на электромагнитное и слабое. В результате каж­дого из этих качественных скачков происходит дифферен­циация элементарных частиц. Так, при разделении элект­рослабого и сильного взаимодействий нарушается симмет­рия между частицами, способными вступать в такие взаи­модействия: барионами (тяжелыми) и лептонами (легки­ми) частицами. Барионы уже не могут превращаться в лептоны (начинает действовать закон сохранения числа барионов), в результате возникают устойчивые элементы (например, протоны), являющиеся основой всех более сложных структур, образовавшихся впоследствии на их основе, в том числе и нас с вами, читатель. Многообраз­ные элементарные частицы, появившиеся в результате этой дифференциации, различаются прежде всего своей способностью вступать в различные типы физических взаимодействий. Таким образом, дифференциация естест­венно дополняется интеграцией (возникновением устойчи­вых связей, в результате чего образуются ядра химических элементов, атомы, молекулы и т. д.).

Как видно из этой беглой иллюстрации, процессы фор­мообразования при становлении Вселенной естественным образом выражаются через такие категории, как «эле­мент» и «структура». Но это еще бедные, абстрактные оп­ределения по отношению к категориям «часть» и «целое». Действительно, по отношению к системе как целому эле­менты или их совокупности выполняют определенные функции, обеспечивающие существование этого целого, т. е. выступают как его части.

К. Маркс писал: «Сама... органическая система как совокупное целое имеет свои предпосылки, и ее развитие

57

в направлении целостности состоит именно в том, чтобы подчинить себе все элементы общества или создать из не­го недостающие ей органы. Таким путем система в ходе исторического развития превращается в целостность. Ста­новление системы такой целостностью образует момент ее, системы, процесса, ее развития» [1, 229]. Описанное Марксом формирование органическим целым собственных частей путем подчинения элементов невольно ассоцииру­ется с принципом подчинения — основополагающим прин­ципом синергетики. Он действует при образовании диссипативных структур в активных средах не только биологи­ческой, но и химической, и физической природы. При об­разовании автоволн наблюдаются эффекты синхрониза­ции: элементы среды совершают колебания с частотой, навязываемой наиболее быстрым источником. Тот же принцип подчинения действует при образовании тепловых структур в плазме: «Один из процессов развивается быст­рее всех остальных, которые по сравнению с ним как бы «замирают». За время, характерное для этого процесса, остальные величины не успевают существенно изменить­ся» [44, 16].

Следует подчеркнуть, что в системах, описываемых си­нергетикой, элементы, организуемые в части формирую­щейся целостности, не образуются заново в ходе диффе­ренциации, как это предусматривается классической схе­мой диалектики, и что реализуется, как мы видели, в космологических моделях становления Вселенной. .Эти элементы преднайдены для новой структуры как элемен­ты исходной среды; более того, условием образования но­вой целостности оказываются те же взаимодействия меж­ду элементами, которые существовали и в условиях рав­новесия. Однако «вдали от равновесия между химической кинетикой и пространственно-временной структурой реа­гирующих систем существует неожиданная связь. Правда, взаимодействия, определяющие значения констант скоро­стей и коэффициентов переноса, обусловлены коротко­действующими силами (силами валентности, водородны­ми связями и силами Ван-дер-Ваальса). Но решения соот­ветствующих уравнений зависят, кроме того, от глобаль­ных характеристик. Эта зависимость (весьма тривиальная на термодинамической ветви вблизи равновесия) стано­вится решающей в химических системах, действующих в условиях, далеких от равновесия. Например, для возник­новения диссипативных структур обычно требуется, чтобы размеры системы превышали некоторое критическое зна­чение— сложную функцию параметров, описывающих ре-

58

акционно-диффузионные процессы. Можно поэтому ут­верждать, что химические неустойчивости задают дальний порядок, посредством которого система действует как це­лое» [62, 117].

Таким образом, категории целого и части оказываются значительно более адекватными применительно к процес­сам самоорганизации, чем категории «элемент» и «струк­тура», особенно в том понимании последних, которое ха­рактерно для методологии физики при описании устойчи­вых равновесных систем, когда свойства системы пол­ностью определяются взаимодействием ее элементов и по­нятие связи сводится к актуально осуществляющемуся их взаимодействию. Такое понимание было естественно для того уровня физического познания, когда физические сис­темы рассматривались вне их становления и развития— лишь в их функционировании. Поскольку сложившаяся структура как закон определяет функционирование сис­темы, анализ ставшего результата порождает видимость определяющей роли формы, т. е. готовые формы представ­ляются изначальными условиями существования содер­жания. Но если форма определяется структурой, т. е. ус­тойчивыми связями между элементами, то становятся по­нятными основания методологических установок редук-ционизма: от элемента к системе, от части к целому. Од­нако развитие идет не от части к целому, а от неразви­того целого к развитому целому.

Логический переход от категорий «элемент — структу­ра» к категориям «часть-—целое» отражает переход в развитии. Элементы содержания организуются в части це­лого, когда они (или их совокупности) выполняют функ­цию в этом в целом. Например, автоволновые процессы в нейронных сетях осуществляют передачу информации, а в мышцах миокарда — механический макротранспорт ве­щества и энергии. Способность самоорганизующихся структур выполнять определенные функции в живом орга­низме хотя и проливает новый свет на некоторые важные проблемы, скажем, морфогенеза, в принципе не вызывает удивления, поскольку диалектический подход к организму как целому давно представлен в методологии биологиче­ской науки, в частности через понятия органической сис­темы, функциональной системы [17,16].

В методологии физики возможность отнесения самоор­ганизующихся систем к органическим системам открыва­ет совершенно новую страницу, поскольку до сих пор объекты физико-химической природы рассматривались вне их становления и развития и соответственно выступа-

59

ли как «неорганические» системы, что оправдывало редук-ционистский подход к соотношению части и целого, эле­мента и структуры.

Как показано выше, именно соотнесение фундамен­тальных теорий физики «существующего» с новыми тео­ретическими построениями «физики возникающего» сос­тавляет одну из важнейших методологических проблем физической науки. На наш взгляд, переосмысление всего здания физики с точки зрения теорий самоорганизации предполагает рассмотрение устойчивых объектов, являю­щихся предметом теорий «физики существующего», как результата предшествующей самоорганизации. Категори­альное обеспечение такого рассмотрения предполагает четкое различие категорий «целое» и «целостность», о чем пойдет речь в следующем параграфе.

Указанное различение позволит нам обратиться к поня­тию «мир как целое» и закончить исследование проблем формообразования Вселенной, поскольку самоорганизую­щимся целым в данном случае выступает в известном смысле именно мир. В тесной связи с этими проблемами находятся и вопрос об основании становления мира, и по­иски подходов к философски корректным формулиров­кам некоторых предельных вопросов современной космо­логии. Что касается вопроса, поставленного в данном па­раграфе, то окончательные выводы, очевидно, делать ра­но. Хотя отдельные фрагменты категориальных схем фор­мообразования удивительно удачно проецируются на тео­ретические модели синергетики и космологии (впрочем, сторонника диалектики это как раз и не должно, навер­ное, слишком удивлять), проводить дальнейший анализ, отвлекаясь от проблем детерминации, невозможно. Дейст­вительно, категории внутреннего и внешнего, к рассмотре­нию которых мы должны перейти в сответствии с приня­той нами категориальной схемой формообразования, не поддаются анализу вне процесса детерминации. Так, внеш­няя форма складывается под влиянием всех условий, т. е. оказывается продуктом двойной детерминации: условия­ми и основанием.

Выявление отношений формообразования, даже если они взяты в их генезисе,— это отражение лишь одной из сторон сущности. Если ею ограничиться, то мы окажемся в рамках системно-структурного подхода в его структур­но-генетическом варианте. Диалектика же как теория раз­вития предполагает воспроизведение становления и раз­вития предмета в его необходимости, детерминированно сти собственным основанием и условиями его формиро-

60

вания и существования. Поэтому, различив понятия «целое» и «целостность» применительно к самоорганизую­щимся системам, мы рассмотрим проблемы детерминации становления целого, а затем уже вернемся к рассмотре­нию формообразования в процессах самоорганизации.