Школа универсального эволюционизма

к жизни и труду..." Осмысление феномена образования требует возврата к изначальному смыслу этого понятия. Этому смыслу наиболее соответствует понимание образования как механизма трансляции культуры. Такое определение является более точным, однако термин "трансляция", строго говоря, предполагает передачу неизменных форм, так что в данном определении отсутствует эволюционное содержание.

Современные представления о биологической и надбиологической эволюции, особенно в свете теории ко-эволюции, наиболее полно сформулированной Н.Н. Моисеевым [4, 5], приводят к новому пониманию роли образования как механизма, обеспечивающего не только трансляцию культуры, но и адаптацию человеческого общества в процессе эволюции, приводящую, в свою очередь, к изменениям в культуре. С позиции такого универсального эволюционизма духовный мир человека является также продуктом эволюции, эволюции надорганизменной, сопровождающей биологическую эволюцию и тесно переплетенной с ней. Передача из поколения в поколение культурных ценностей формирует алгоритм поведения, в который каждое поколение вносит свои поправки. Человеческое общество является открытой системой, и феномен культуры отличает его от других живых и неживых систем в природе. Именно наличие культуры, ее эволюционное содержание, позволяют говорить о возможности направленного влияния на развитие человечества. Принцип отбора - основной закон эволюции - для человеческого общества во многом означает проблему выбора стратегии жизнедеятельности, стратегии выживания.

Мировоззренческие аспекты приобретают важнейшее значение в образовании. В системе образования должны создаваться предпосылки для формирования научного мировоззрения. И здесь особая ответственность ложится на естественные науки. К сожалению, необходимо констатировать, что, несмотря на небывалые успехи естественных наук в ХХ веке, на глубокую фундаментальную подготовку по естественным наукам в школе, несмотря на все большую технологизацию нашей жизни, несмотря на все это, научное мировоззрение оказалось в целом не принятым в обществе. Во многом это связано с разобщенностью естественных наук, во многом с живучестью и устойчивостью традиции, в которой огромную роль играло, на предыдущих этапах эволюции человека, религиозное мировоззрение. Более того, в настоящее время мы наблюдаем всплеск религиозности. Если еще несколько лет назад наука противопоставлялась религии в смысле отрицания последней, то сейчас религия как бы обесценивает науку, сводя ее до прагматического уровня.

Однако в последней трети XX века появились реальные предпосылки для интеграции научного знания. Во многом этому способствовали работы И. Пригожина по неравновесной термодинамике и теории диссипативных структур. Возникшее в результате новое понимание эволюции открытых систем дает основания для нового понимания мира, включая закономерности эволюции человека и общественного развития. Именно этот подход лежит в основании концепции универсального эволюционизма.

Речь идет о том, что сегодня интегрирует естественные науки, объединяет их в современное естествознание. Я имею в виду прежде всего системный подход и теорию универсального эволюционизма, называемую также эволюционно-синергетической парадигмой современного естествознания.

Здесь, разумеется, требуются некоторые пояснения. Понятие системы достаточно широко распространено в нашем обиходе, и, наверно, каждый человек имеет свое понимание этого термина. Несмотря на это, мы понимаем друг друга, когда говорим: "...рассмотрим систему материальных точек..." или "возьмем систему атомов", мы понимаем, когда речь идет о "системе образования", "финансовой системе" или даже о "...нарушении экологического равновесия в природных системах". Однако, с точки зрения естественных наук, понятия должны быть строго определены. Поэтому дадим следующие определения [6]:

Система - совокупность элементов, упорядоченных определенным образом и связанных определенными отношениями.

Структура системы - способ организации элементов и характер связей между ними.

Можно видеть, в определении системы не важно, какова природа элементов, составляющих систему. В определении структуры также не важно, каковы элементы, а важна лишь совокупность отношений между элементами, задающих связь между элементами системы.

Понятие о системе как некоей целостности не является чем-то новым. Трудно даже, наверное, указать, когда это понятие вошло в человеческий словарь. (Во всяком случае, оно происходит от греческого - systema). Однако несомненным достижением современного естествознания является признание системности нашего мира. Утверждение - наш мир системен - является основным постулатом теории универсального эволюционизма.

Среди всей совокупности систем можно выделить условно системы естественные, искусственные, абстрактные. К естественным системам обычно относят системы неживой и живой природы, искусственные системы - это системы, создаваемые человеком (любая машина, в этом смысле, представляет собой искусственную систему), абстрактные системы - это системы, элементами которых являются абстрактные образы (любой язык представляет собой абстрактную систему). Такая классификация систем достаточна для целей настоящей работы, и мы будем базироваться на этой схеме.

Огромное значение в развитии естественных наук в целом и системного подхода, в частности, сыграло представление об изолированных и открытых системах.

Под открытой системой будем понимать такую систему, которая обменивается с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Изолированные системы - это такие системы, в которых нет никаких процессов обмена с окружающей средой.

Все системы реального мира являются открытыми. Изолированные системы используются в науке в качестве моделей. Хорошим приближением к такой изолированной системе является система в термостате (например, жидкость в термосе).

Принято считать, что основной целью науки является описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности, то есть, учитывая системность нашего мира, выявление и установление закономерностей развития систем во времени. Именно на этом пути разыгрываются самые интересные и драматичные страницы в истории науки.

Еще в XIX веке, при изучении тепловых явлений в изолированных системах, Р. Клаузиусом был установлен фундаментальный закон, получивший название второго начала термодинамики. В самой упрощенной формулировке этот закон звучит так: "Тепло всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому и никогда наоборот". Для характеристики теплового состояния системы он ввел понятие энтропии. На языке энтропии второе начало термодинамики может быть сформулировано следующим образом: "Энтропия изолированной системы никогда не убывает". Немного позже, Л. Больцман и М. Планк переформулировали второе начало с точки зрения статистической теории вещества в несколько ином виде: "С течением времени изолированная система самопроизвольно переходит из менее вероятных состояний в более вероятные". Под этим понимается, что если в какой-то момент времени (будем называть его начальным) в изолированной системе существовала некоторая неоднородность (например, в сосуде с газами двух сортов газ одного сорта находился в одной части сосуда, а газ другого - в другой), то с течением времени процесс будет развиваться таким образом, что неоднородность исчезает (газы будут равномерно перемешаны). Неоднородность, то есть степень порядка в системе, с течением времени уменьшается. Как в случае передачи тепла, так и при перемешивании газов протекающие процессы в изолированной системе являются необратимыми. Таким образом, в ходе необратимого процесса в изолированной системе, система переходит из менее вероятных состояний в более вероятные, стремясь к наиболее однородному состоянию, которое называется равновесным. Это дало основание Больцману ввести энтропию как меру вероятности обнаружения системы в данном состоянии. Энтропия Больцмана получила название статистической энтропии. Ясно, что в ходе необратимого процесса статистическая энтропия в изолированной системе не убывает и стремится к своему максимальному значению в равновесном состоянии системы. Поскольку больцмановская энтропия носит вероятностный характер, последнее утверждение тем более верно, чем больше частиц (элементов) в системе. С точки зрения статистической теории, вблизи состоянии равновесия могут самопроизвольно возникать отклонения от наиболее вероятного состояния. Такие отклонения называются флуктуациями. Однако эти флуктуации оказываются неустойчивыми и самопроизвольно распадающимися, не влияя на ход процесса в целом.

Несколько позже К. Шеннон ввел понятие информационной энтропии как меры информации, которую мы получаем при полном выяснении того, какое именно состояние реализовалось. Так, если результат был известен заранее, информация равна нулю. В случае, когда все состояния равновероятны (равновесное состояние), количество информации (информационная энтропия) при полном выяснении состояния максимально.

И термодинамическая энтропия Клаузиуса, и статистическая энтропия Больцмана, и информационная энтропия Шеннона характеризуют одну и ту же закономерность в ходе необратимых процессов в изолированных системах - тенденцию к самопроизвольному исчезновению структуры. Это дало основание постулировать эквивалентность термодинамической, статистической и информационной энтропий.

Все имеющиеся к настоящему времени экспериментальные данные подтверждают справедливость этого утверждения.

Установление фундаментального закона - второго начала термодинамики - породило острое противоречие между выводами науки и тем, что реально наблюдается. В самом деле, если считать Вселенную изолированной системой, то внутри нее все процессы должны протекать в сторону исчезновения структур, установлению хаотического состояния (гипотеза "тепловой смерти" Вселенной). Реально же мы наблюдаем высокую структурированность нашего мира. Сам феномен жизни являет собой пример существования высокоорганизованных систем. Разрешение этого противоречия связано со спецификой развития во времени открытых систем, а, как уже отмечалось, все системы реального мира являются открытыми.

Уже при изучении систем неживой природы, для которых можно построить адекватные модели и провести математическое описание, было отмечено, что в своем развитии во времени такие системы проходят через особые состояния, или "точки" на их траектории развития, которые получили название бифуркаций. В этих точках проходит резкое, "катастрофическое" изменение состояния системы.

О развитии систем во времени часто говорят как о динамике системы, а сами системы называют динамическими. Исторически под динамическими понимают системы неживой природы. Состояние динамической системы определяется некоторым набором параметров. Сами эти параметры являются функциями времени. Закономерности изменения этих параметров определяются системами дифференциальных уравнений. Именно поэтому для изучения динамических систем мы можем использовать строгий научный метод познания в полном объеме.

В частности, оказывается, что динамические системы могут находится в состояниях, параметры которых с течением времени не меняются. Такие состояния называются стационарными. В отличие от изолированных систем, стационарное состояние которых соответствует равновесному (процесс закончен), в открытой системе в стационарном состоянии процесс протекает. Такое состояние можно назвать состоянием текущего равновесия. Если в параметры системы внести малые возмущения (воздействовать на систему), то система на это воздействие может реагировать по-разному. Может оказаться, что через какое-то время (время релаксации) параметры системы примут прежние значения. Такие стационарные состояния называются устойчивыми (или асимптотически устойчивыми). Другой тип поведения стационарных состояний при возмущении связан с потерей устойчивости. При этом дальнейшая динамика системы оказывается непрогнозируемой. Если, например, в неустойчивом стационарном состоянии существовала структура, то потеря устойчивости означает разрушение структуры. В своем дальнейшем развитии система может прийти в новое стационарное состояние, которое может оказаться устойчивым. В этом состоянии может возникнуть новая, устойчивая структура системы, существующая в течение достаточно большого промежутка времени, пока какие-то возмущения не заставят систему покинуть это состояние.

Таким образом, физический смысл математического в своей основе термина бифуркации состоит в смене типа устойчивости в системе. Такой процесс происходит при некоторых "критических" значениях параметров, характеризующих систему в целом, то есть имеет кооперативный характер. Бифуркация означает, что при достижении системой критических параметров, дальнейшая динамика может происходить по различным сценариям (выражаясь на математическом языке - происходит ветвление решений). Какой сценарий реализуется - вопрос вероятностный, и однозначный ответ на него для реальных (сложных, состоящих из большого числа элементов) систем оказывается принципиально невозможным. Например, в земной атмосфере основные процессы связаны с хаотическим тепловым движением составляющих атмосферу молекул. Однако на фоне этого хаотического движения возникают структуры, циклоны и антициклоны, которые четко наблюдаются на космических снимках. Образование их связано с формированием атмосферных потоков, возникающих вследствие взаимодействия атмосферы с океаном и сушей, вращением Земли и т.д. Эти атмосферные образования возникают, длительное или короткое время существуют, затем распадаются, возникают вновь. Одним и тем же значениям начальных параметров такой системы соответствуют различные сценарии развития. Это связано с многообразием и стохастичностью (случайностью) воздействия внешних природных факторов на систему. Этим объясняются трудности долгосрочных прогнозов погоды.

Процессы динамики открытых систем могут быть описаны на языке энтропии. Изменение энтропии открытой системы состоит из двух компонент. Одна из них связана только с процессами внутри системы и, согласно второму началу термодинамики, всегда положительна. Другая компонента изменения энтропии связана с процессами обмена с окружающей средой и может быть как положительной, так и отрицательной. Это означает, что и полное изменение энтропии может быть как положительным, так и отрицательным, то есть полная энтропия системы может как возрастать, так и уменьшаться. Уменьшение энтропии означает увеличение степени порядка в системе. Таким образом, в открытых системах без нарушения второго начала термодинамики могут образовываться и существовать структуры.

Такие состояния соответствуют устойчивым стационарным состояниям, состояниям текущего равновесия [6], возникающим в динамике открытых систем.

Самопроизвольное возникновение устойчивых структур в ходе необратимого процесса в открытых системах получило название явления самоорганизации. Самоорганизация возникает при условиях, определяемых параметрами, характеризующими систему с учетом внутренних и внешних факторов. Упорядоченное, организованное состояние устойчиво существует, пока условия динамики системы (параметры системы) находятся в определенных пределах. При достижении параметрами некоторых критических значений организованное состояние разрушается. Это и есть бифуркация. Послебифуркационное развитие системы становится неопределенным.

До сих пор я намеренно избегал использования понятия эволюции для обозначения процесса развития систем во времени. Собственно, эволюция это и есть развитие во времени. Однако, по-видимому, вследствие влияния великой теории Ч. Дарвина, это понятие получило некий биологический оттенок и часто под эволюцией понимают объективное необратимое развитие в направлении от более простых к более сложным формам организации. Однако такое направленное понимание эволюции не является полным. В природе идут и обратные процессы - процессы разрушения, хаотизации. А это также развитие во времени. В уже приводимом примере атмосферы Земли мы видели, что структуры возникают и распадаются, затем возникают новые структуры и т.д.

В дальнейшем, говоря об особенностях эволюции применительно к тем или иным системам и условиям их развития, будем использовать более широкое понимание эволюции как процесса изменения во времени любых систем.

Ч. Дарвиным были выявлены три фундаментальных фактора биологической эволюции: наследственность, изменчивость, отбор. Однако чем отличаются биологические системы от других природных систем? Существует множество определений жизни. В.М. Волькенштейн сформулировал, с точки зрения системного подхода, следующее определение: "Жизнь есть форма существования макроскопических гетерогенных открытых систем, далеких от равновесия, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты" [7]. Все биологические системы, включая и человека, и человеческие сообщества, попадают под это определение. Л.Н. Гумилев, например, определил этногенез как "... сопричастность человека и биосферы, явление природы, формирующее состояние вокруг людей (географическая среда) и внутри человеческих тел (физиология высшей нервной деятельности)" [8].

В этом определении есть и другая сторона, как бы объединяющая "живые" системы с другими природными системами. Отличие заключается фактически только в функциональных веществах, формирующих в конечном итоге структуру системы. Это дает основание полагать, что закономерности в эволюции "живых" и "неживых" систем должны быть общими в главных чертах. В этом и состоит основная идея концепции универсального эволюционизма.

В основе этой концепции лежит расширенное понимание фундаментальной дарвиновской триады. Действительно, наследственность можно понимать как зависимость настоящего и будущего от прошлого, изменчивость, которая в биологическом смысле обусловлена случайными мутациями, - как стохастичность и неопределенность, свойственные природе, наконец, отбор, имеющий смысл естественного отбора в биологической эволюции, как систему законов, отбирающих из множества возможных каналов развития системы наиболее устойчивые формы. В такой трактовке фундаментальные эволюционные понятия оказываются применимыми к системам любой природы - физическим, химическим, биологическим, социальным и т.д. Поэтому в самой идее универсального эволюционизма заложена потенциальная возможность интеграции научного знания, выявления интегрирующих оснований целостной картины мира. При этом концепция универсального эволюционизма базируется на известных фундаментальных законах природы и не требует привлечения дополнительных "сил" для объяснения тех или иных особенностей эволюции конкретных систем.

По мнению Н.Н. Моисеева, концепция универсального эволюционизма представляет собой некий универсальный язык, сближающий науки, интегрирующий смыслы естественнонаучного и гуманитарного знания, задающий некий весьма общий алгоритм построения непротиворечивой картины мира. Однако у этой концепции есть веские основания на превращение в строгую научную теорию. Во-первых, имеются многочисленные наблюдения; во-вторых, имеется гипотеза для объяснения и систематизации наблюдаемых явлений; в-третьих, имеется (хотя, возможно, очень не полный) математический аппарат, позволяющий описывать наблюдаемые явления (по крайней мере для некоторых частных случаев) и делать предсказания. Наконец, эта концепция удовлетворяет одному из основных методологических принципов - принципу, известному как "лезвие Оккама", согласно которому не следует привлекать новых законов, пока не исчерпаны все возможности объяснения, основанного на известных законах. Кроме того, эта концепция соответствует одному из главных критериев научности - она очень красива.