В. А. Шевлоков

Синергетика:

уровни и способы описания сложных эволюционирующих систем

(философско-методологический

анализ)

Нальчик «Книга»

1999

ББК 87.25

Ш 37

ШЕВЛОКОВ В.А.

Синергетика: уровни и способы описания сложных эволюционирующих систем (философско-методологический анализ). – Нальчик: «Книга», 1999. – 172 с.

В монографии исследуются процессы самоорганизации в сложных эволюционирующих системах различной природы. Представлен взгляд сквозь призму синергетической организации пространства-времени. Описание в этом плане таких крупномасштабных систем, как Вселенная или наша Метагалактика и Земная биосфера, позволяет по-новому осмыслить проблемы самоорганизации биологических и социальных систем.

Для специалистов в области синергетических исследований, широкого круга читателей, интересующихся новыми междисциплинарными направлениями в науке.

Ответственный редактор: А. М. Нахушев, доктор физико-математических наук, профессор.

Рецензенты: В. И. Аршинов, кандидат философских наук;

А. И. Темроков, доктор физико-математических наук

ISBN 5-89-701-008-0

© В. А. Шевлоков, 1999

© «Книга», 1999

Введение

Синергетикой называют находящуюся в становлении [междисциплинарную] научную дисциплину. Как научная отрасль знания синергетика имеет свой предмет изучения. В справочной литературе указывается, что это – область научных исследований, целью которых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических др.) [1; 686].

Термин «синергетика» происходит от греческого слова synergēticos, что значит «совместный, согласованный, действующий». В научный обиход ввел его Г.Хакен [2]. Если вопрос о предмете, исследованием которого занята синергетика, более – менее ясен, то этого нельзя сказать в отношении той стороны синергетической науки, которая выделяется словом «дисциплина». Ведь здесь как-то должна прослеживаться и выделяться специфичная дисциплина научной мысли. Например, мы знаем, что представляет собой предмет современной математической логики, и знаем, что с ним связана вполне конкретная  логическая  дисциплина мысли.

О синергетике этого, к сожалению, пока сказать нельзя. Нельзя, хотя бы потому, что в ней часто используются выражения типа «как бы», «вроде бы» и т.п., а если и не используются, то остается поле неопределенных гаданий, когда заходит речь о так называемых «бифуркациях», или развилках. Приведем один пример, взятый нами из книги В.Д.Поремского «Стратегия антибольшевицкой революции» [3]. Синергетика, как пишет автор, сравнительно новая научная дисциплина. Само это название было пущено в обращение Г.Хакеном лишь в конце 1960-х годов. Поэтому контуры этой науки еще несколько расплывчаты... [3; 280].

Представление о такой расплывчатости дает следующая цитата из книги Поремского, довольно типичная и для других авторов, обращающихся по тому или иному поводу к синергетической идеологии:

«Синергетика ... установила, что увядание живых систем, выражающееся в ослаблении организующих их функций, достигнув критической точки (развилки), не обязательно обрекает систему на уход в небытие. Система может скачкообразно трансформироваться, обрести новую жизнь на базе новой структуры. Иной структуры, но не любой, а той, которая заложена как бы (курсив наш – В.Ш.) в генах материала, из которого она сложена. В случае человеческого общества этот материал – человек, обладающий памятью о своем прошлом» [3; 281 – 282].

Мы не найдем, при нынешнем состоянии синергетических знаний, никаких оценок вероятности, с какой система переходит на новый уровень развития. Поремский поэтому даже уравнивает вероятности двух исходов бифуркации. «Самое интересное в этом открытии,  пишет он,  заключается в том, что гибель системы или ее трансформация одинаково вероятны, т.е. оба исхода имеют одинаковую вероятность осуществления  50%» [3; 282].

Возникает вопрос: можно ли дисциплинировать синергетическую мысль в той мере, чтобы она приводила к реальным прогнозам в развитии сложных систем, интересующих физиков, биологов, социологов? Нам представляется, что положительного решения этого вопроса можно достигнуть при обобщении научных фактов, полученных в результате изучения реальных эволюционирующих систем, имеющих разные пространственно-временные масштабы и требующих разных способов описания.

На такой путь, ведущий к уточнению предмета синергетики и к дисциплинированию синергетической мысли, указывал и Г.Хакен. «Так как сложные системы,  писал он,  поистине вездесущи, перед нами возникает острая проблема отыскания унифицирующих принципов, которые позволили бы нам должным образом подходить к исследованию таких систем. Для описания сложной системы на микроскопическом уровне необходимо огромное количество данных, которое в настоящее время не в состоянии обработать ни человек, ни даже общество в целом. Следовательно, сбор данных и мышление требует своего рода экономии. Кроме того, мы надеемся, что, когда нам удастся найти законы, применимые к широкому кругу самых различных сложных систем, на нас снизойдет озарение и мы сможем постичь их внутреннюю сущность.

При поиске универсальных законов разумно спросить, на каком уровне их формулировать  на микроскопическом или макроскопическом. В зависимости от ответа мы можем прийти к совершенно различному описанию одной и той же системы» [4;21].

Сложными системами в контексте синергетики называются системы, которым присуща самоорганизация, т. е. системы самоорганизующиеся. Для раскрытия механизмов и описания процессов, протекающих в них, Г.Хакен использует принцип подчинения параметрам порядка. В результатах исследования, излагаемых в данной монографии, мы соотнесем понятие «параметр порядка» с масштабами, или размерами, сложных эволюционирующих систем. Мы будем классифицировать эти системы, располагая их на различных уровнях в зависимости от пространственно-временных масштабов. Так будут нами идентифицированы космологический и биосферный уровни организации. За биосферным можно будет уже расположить уровни биологический и социальный.

Различные способы описания сложных эволюционирующих систем мы будем соотносить со спецификой их функционирования. Таким образом, задача нашего исследования, вообще говоря, заключается в проведении сравнительного анализа разных уровней и способов описания тех систем, которые уже указаны выше. Более строгая формулировка задачи требует уточнения таких базовых понятий, как понятия системы и организации.

Идея ввести в научное обращение теоретическое понятие системы принадлежит австрийскому биологу Людвигу фон Берталанфи (1901 – 1972). Для этого требовалось сделать ни более, ни менее, как создать общую теорию систем, которая содержала бы достаточно четкий критерий, что считать или не считать системой. Хотя в научном обиходе и используется часто фраза «общая теория систем», но на самом деле такой теории пока что не существует. В этом легко убедиться на простом примере, указывающем на три вида систем.

Существуют системы, элементами которых являются объекты (скажем, генераторы, трансформаторы, потребители электрического тока в электрической сети). Могут быть такие системы, элементы которых суть субъекты (например, студенты учебной группы или весь коллектив вуза). Наконец, могут быть системы концептуальные и языковые. В языке как систематизированном средстве общения, элементами выступают части речи, части предложения или части слова и т.п.

Все три примера служат, конечно, примерами систем. Но попытаться определить их общее свойство с помощью таких расплывчатых терминов, как порядок или упорядоченность, явно недостаточно. Сами термины «порядок» и «упорядоченность» нуждаются в экспликации, что мы и сделаем при рассмотрении конкретных реальных систем. А пока мы воспользуемся тем ра­бочим инструментом, который предлагается в руководствах на­ших отечественных авторов (см. работы [5], [6]). Указывая на то, что к настоящему времени строгого единого определения сис­темы, удовлетворяющего всем предъявляемым к нему логиче­ским требованиям, не существует, В.В.Новорусский пишет, что, тем не менее, привлекая на помощь интуицию, жизненный опыт и здравый смысл, можно создать вполне разумный образ системы [6; 27-28].

Отмечается далее, что в содержании теоретизированного понятия «система» различают две стороны: объективную и субъективную. Объективное содержание этого понятия обусловлено тем, что система обладает, как правило, пространственной или функциональной замкнутостью. Это означает, что можно провести границу либо в пространстве компонент (составляющих частей) системы, либо в пространстве ее функций, так что по одну сторону от границы окажется система, а по другую – среда. Определение границы становится возможным благодаря тому, что свойства системы отличны от свойств внешней по отношению к ней среды [6; 28].

Для нас особенно ценным в данном описании системы является уже то, что мы получаем возможность выделить систему среди окружающей ее среды по функциональным признакам. Без функциональных признаков было бы невозможно осуществить системный подход к изучению пространственно-временного многообразия. Пространственными экстенсивными параметрами можно ограничить то, что находится в пространстве, но не само пространство, и, тем более, четырехмерное пространство-время.

Еще об одном важном признаке системы. Кроме пространственной или функциональной замкнутости, она должна обладать своеобразным поведением, т.е. осуществлять некоторые процессы, представляющие собою последовательности организованных или упорядоченных явлений. Выделение этого признака позволяет идентифицировать эволюционирующие системы, когда последовательность упорядоченных явлений направлена к некоторой цели или к некоторому финальному состоянию.

Субъективное содержание системы, как указывает Новорусский, состоит в том, что исследователь выделяет из окружающей среды те элементы, которые, с одной стороны, отвечают цели его исследований, а с другой  легче и естественнее поддаются анализу или проектированию [6; 29].

Итак, систему можно рассматривать как совокупность определенным образом организованных и взаимосвязанных компонентов, обладающую поведением, направленным к некоторой цели или к некоторому финальному состоянию; совокупность, которую исследователь выделяет из внешнего мира по пространственному или функциональному признаку. В это рабочее определение системы входит понятие организованности. Это понятие наряду с близким ему понятием организации и самоорганизации мы положим в основу при экспликации концепции синергетических явлений и процессов. Синергетические процессы и являются, вообще говоря, процессами организации и самоорганизации сложных эволюционирующих систем.

Чтобы избежать той логической ошибки, которую называют petitio principii, раскрывая содержание понятия синергетической (само)организации, мы будем опираться на учение об энтропии и эктропии, понимая под эктропийными те процессы, протекающие в сложных системах, которые, при наличии в таких системах свободной энергии, приводят к уменьшению в них энтропийного беспорядка.

Э.Шредингер высказал мысль, что жизнь биологического организма вращается вокруг твердого тела – апериодического кристалла, образующего наследственное вещество, которое устойчиво по отношению к воздействию беспорядочного теплового движения [7]. Мы будем в дальнейшем постоянно иметь в виду этот образ диссиметричного кристалла как живого организма или существенной частицы живого организма на фоне его отличий от неживых минеральных кристаллов, обладающих всегда (в идеале) строгой симметрической упорядоченностью. Но мы применим этот образ не только к сложноорганизованным системам, существующим в пространстве и времени, но и распространим его на само пространственно-временное многообразие, потому что бессмысленно полагать, будто в однородном и изотропном пространстве-времени, т.е. в том пространственно-временном многообразии, которое симметрично во всех отношениях, могут возникнуть диссимметричные живые структуры.

Основатель учения о биосфере В.И.Вернадский многократно высказывал предположение, что живому веществу биосферы соответствует диссиметричное пространство-время. А выходя за рамки земной биосферы, следовало бы подвергнуть критической оценке гипотезу об однородной и изотропной вселенной, а также об однородном и изотропном пространстве-времени как в макромире, так и в мегамире. Поэтому предметом рассмотрения в данной монографии будет, в частности, вопрос о синергетической организации пространства-времени.

Первая глава монографии посвящается рассмотрению того, что в свое время Феликс Ауэрбах назвал эктропизмом жизни [8]. С позиций жизненного эктропизма мы и подойдем к описанию таких крупномасштабных систем, как Вселенная или наша Мета­галактика и земная биосфера. Опыт этого описания позволит, быть может, несколько по-новому взглянуть на проблемы само­организации биологических и социальных систем, анализу кото­рых отводится место в третьей и четвертой главах монографии. В заключительной, пятой, главе дается философско-психологиче­ское осмысление синергетических явлений.

Г л а в а п е р в а я