Постнеклассическая наука

КОЭ­ВОЛЮЦИЯ – принцип сопряженного, взаимообусловленного изменения систем или частей системы внутри целого. Понятие «коэ­волюции» является биологическим по своему происхождению, и основано на изучении совместной эволюции различных биологи­ческих объектов и уровней их организации. Сегодня это понятие становится общенаучной универсальной категорией, охватывая обобщенную картину всех мыслимых эволюционных процессов – это и есть глобаль­ный эволюционизм, характеризуя как материальные, так и идеальные (духовные) системы. Если самоорганизация имеет дело со структурами, состояниями системы, то коэволюция – с отношениями между развивающимися системами, с кор­реляцией эволюционных изменений, отношения между которыми сопряжены, взаимоадаптированы. Коэволюция остро ставит вопрос о синтезе знаний, о необходимости совмещения различных уровней эволюции, различных представлений о коэволюционных процессах, выраженных не только в науке, но и в искусстве, рели­гии, философии и т.п. Коэволюционные процессы совершается в един­стве природного и социального, поэтому на со­временном этапе развития науки нужно тесное единство и постоянное взаимодействие естественнонаучного и гума­нитарного знания. Методологи призывают осознать, что коэволюционное сосуществование природы и общества становится проблемой пла­нетарного масштаба и приобретает первостепенную значимость.

ОСОБЕННОСТИ ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОЙ НАУКИ – характерные черты развития науки конца XX – начала XXI вв., связанные с переходом к четвёртой глобальной научной революции: 1) Широкое распространение идей и методов синергети­ки – теории самоорганизации и развития сложных систем любой природы; В этой связи в постнеклассическом естествознании очень популярны такие понятия как диссипативные структуры, бифуркация, флуктуация, хаосомность, странные аттракто­ры, нелинейность, неопределенность, необратимость и т.п. Синергетика демонстрирует, что современная наука имеет дело с очень сложноорганизованными системами разных уровней организации, связь между которыми осуществля­ется через хаос.Каждая такая система предстает как «эво­люционное целое». Синергетика открывает новые границы построе­ния сложных развивающихся структур из простых. При этом она исходит из того, что объединение структур не сводится к их простому сложению, а имеет место перекрытие областей их локализации: целое уже не равно сумме частей, оно не больше и не меньше суммы частей, оно качественно иное. 2) Широкое применение прин­ципа коэволюции, т.е. сопряженного, взаимообусловлен­ного изменения систем или частей внутри целого (см. статью «коэволюция»). 3) Укрепление парадигмы целостности,связанное с осознанием необходимости глобального всестороннего взгляда на мир (см. отдельную статью). 4) Преодоление разрыва объекта и субъек­та. Если объектом клас­сической науки были простые системы, а объектом не­классической науки – сложные системы, то в настоящее время внимание ученых все больше привлекают истори­чески развивающиеся системы, которые с течением вре­мени формируют всё новые уровни своей организации. При этом возникновение нового уровня организации оказывает воздействие на предыдущий этап, меняя связи и композицию их элементов. В естествознании XX в. всё более широкое распространение получает так называемый «антропный принцип», который устанавливает связь су­ществования человека (как наблюдателя) с физическими параметрами Вселенной и Солнечной системы. Согласно антропному принципу, Вселенная должна рассматриваться как сложная самоорганизующаяся систе­ма, включенность в нее человека не может быть отброше­на. Развитие науки XX в. – как естествоз­нания, так и обществознания – убедительно показывает, что независимого наблюдателя, способного только пассивно наблюдать и не вмешиваться в «естественный ход со­бытий», просто не существует. Человека – «единствен­ного наблюдателя», которого мы способны себе предста­вить – невозможно вычленить из окружающего мира, сде­лать его независимым от его собственных действий, от про­цесса приобретения и развития знаний. Облик совре­менной постнеклассической науки характеризуют самораз­вивающиеся открытые системы. Если на предшествующих этапах на­ука была ориентирована преимущественно на постиже­ние все более сужающегося, изолированного фрагмента действительности, выступавшего в качестве предмета той или иной научной дисциплины, то специфику современ­ной науки всё более определяют комплексные исследо­вательские программы (в которых принимают участие специалисты различных областей знания), междисцип­линарные исследования. Реализация комплексных научных программ порожда­ет особую ситуацию сращивания в единой системе дея­тельности теоретических и экспериментальных исследо­ваний, прикладных и фундаментальных знаний, интен­сификации прямых и обратных связей между ними. Все это порождает усиление взаимодействия сложившихся в различных дисциплинарных областях науки идеалов, норм и методов познания. 5) Методологический плюрализм –осознание ограничен­ности, односторонности любой методологии и, прежде всего, рационалистической, хотя в постнеклассическом естествознании еще более активно (прежде всего, в силу специфики его пред­мета и возрастания роли человека в нем), чем на предыду­щих этапах, «задействованы» все функции философии – онтологическая, гносеологическая, методологическая, ми­ровоззренческая, аксиологическая и др. Однако попытки введения «внепарадигмальных вкрап­лений» в содержание научного знания становятся все бо­лее распространенным явлением в постнеклассической науке и все убедительнее ставят под сомнение утвержде­ния о незыблемости рациональных норм и принципов. 6) Распространение идеи развития. Крупный физик и методолог науки К. фон Вайцзеккер пишет, характеризуя научное познание нашего времени в целом, что развитие науки имеет тенденцию к превращению в науку о развитии. Исторический аспект любой науки, в том числе о нежи­вых объектах все более выдвигается на передний план познания (в последние годы активно формируются новые направления исследова­ний – эволюционная химия, универсальная история и др.). 7) Усиливается математизация теорий и уровень их абстрактности. Эта особенность современного естествознания привела к тому, что работа с его новыми теориями из-за высокого уров­ня абстракций вводимых в них понятий превратилась в но­вый и своеобразный вид деятельности. Возникает угроза превращения теоретической физики в математическую теорию. В науке XX в. резко возросло значение вычислитель­ной математики (ставшей самостоятельной ветвью мате­матики). В настоящее время важ­нейшим инструментом научно-технического прогресса ста­новится математическое моделирование. Его сущность – замена исходного объекта соответствующей математичес­кой моделью. Активная математизация различных областей науки, проникновение математических методов во многие сферы практической деятельности и быстрый прогресс вычислительной техни­ки привели к появлению целого ряда новых математичес­ких дисциплин (теория игр, теория информации, теория графов, дискретная математика, те­ория оптимального управления и др.).

ПАРАДИГМА ЦЕЛОСТНОСТИ – рассмотрение общества, биосферы, ноосферы, ми­роздания и т.п. как взаимосвязанных процессов и формирование «организмического» видения в понимании природы. Природа, общество и человек начинают рассматривается как целостный живой организм, изменения которого могут происходить в определенных границах, а на­рушение их приводит к изменению системы, к ее переходу в качественно иное состояние, которое может вызывать необратимое разрушение целостности системы. Все более укрепляется идея взаимосвязи и гармоничес­кого отношения между людьми, человеком и природой, составляющими единое целое. В рамках такого подхода складывается новое видение человека как органической части природы, а не как ее властителя. Получает развитие так называемая биосферная этика. В конце XX в. начинает проявляться тенденция сближения естественных и гума­нитарных наук, науки и искусства, науки и религии. Если раньше естествознание ориентировалось на постижение «природы самой по себе», безотносительно к субъекту деятельнос­ти, а гуманитарные науки – на постижение человека, че­ловеческого духа, культуры, то сегодня для всех наук приоритетное зна­чение приобрело раскрытие смысла, не столько объясне­ние, сколько понимание, связь социального знания с цен­ностно-целевыми структурами. Идеи и принципы современ­ного естествознания все шире внедряются в гуманитарные науки. Но имеет место и об­ратный процесс. Исследование наукой саморазвивающихся социальных и «антропологических» систем стирает прежние непрохо­димые границы между методологией естествознания и социального познания, т.е. наблюдается тен­денция к конвергенции научно-техни­ческой и гуманитарно-художественной культур, где человек оказывается доминантой этого процесса. Всё более распространяется убеждение в слабости европейского рационализма и его методов и ученые Запада всё чаще обращаются к традициям восточного мышления и его ме­тодам. Различие восточного и западного типов куль­тур всё более пронизывает жизнь современной цивилизации и влияет на пути осмысле­ния возможных перспектив развития человека.

ПРИГОЖИН ИЛЬЯ РОМАНОВИЧ (1917-2003) – бельгийский химик, лауреат Нобелевской премии (1977), родился в Москве, а с 1921 г. проживал в Литве, Германии, Бельгии, профессор физической химии, директором международного института физики и химии в Брюсселе, интересовался историей и философией. Будущее своё связывал с профессией концертирующего пианиста. Согласно первого начала термодинамики, представляющего собой принцип сохранения энергии, в любой закрытой системе энергия не исчезает и не возникает, а переходит из одной формы в другую. Второе начало термодинамики (принцип энтропии) описывает тенденцию систем переходить из состояния большего к состоянию меньшего порядка. Энтропия – это мера беспорядочности, или разупорядоченности, системы. Чем больше разупорядоченность, тем выше энтропия. Пригожин сформулировал теорию неравновесных необратимых систем. В термодинамике его интересовали неравновесные специфически открытые системы, в которых либо материя, либо энергия, либо и то и другое обмениваются с внешней средой в реакциях. При этом количество материи и энергии либо количество материи или количество энергии со временем увеличивается или уменьшается. Чтобы объяснить поведение систем, далеких от равновесия, Пригожин сформулировал теорию диссипативных структур. Считая, что неравновесность может служить источником организации и порядка, он представил диссипативные структуры в терминах математической модели с зависимыми от времени нелинейными функциями, которые описывают способность систем обмениваться материей и энергией с внешней средой. Человеческое общество так же, как и биологическая среда, являет собой пример диссипативных и недиссипативных структур. В 60-е и 70-е гг. Пригожин развил созданную им теорию диссипативных структур и описал образование и развитие эмбрионов. Пригожин предположил, что его теории и математические модели систем, которые зависят от времени, могут быть применимы к эволюционным и социальным схемам разного уровня.

СИНЕРГЕТИКА (от греч. «синергия» – сотрудничество, совместное действие) – междисциплинарное научное направление, изучающее закономерности самоорганизации открытых (не линейных) систем в неустойчивом необратимом состоянии. Начало исследованию проблем самоорганизации положила кибернетика. Важнейшим свойством системы самоорганизации является бифуркация, механизм которой разработал Анри Пуанкаре(1854–1912). Бифуркация – это такое состояние системы, когда она в состоянии неравновесности находится перед выбором возможных вариантов функционирования и малейшие, случайные обстоятельства могут кардинально изменить направление её дальнейшего развития, закрывая возможные альтернативные пути её изменения. Термин «самоорганизующаяся система» ввел английский кибернетик У.Р. Эшби в 1947 г. Широкое изучение самоорганизации началось в конце 50-х годов в целях отыскания новых принципов построения технических устройств, обладающих высокой надежностью, и создания вычислительных машин, способных моделировать различные стороны интеллектуальной деятельности человека. В 60-е и 70-е годы XX века появляется понятие диссипативной структуры (структуры, существующей за счёт постоянного энергообмена между систе­мой и окружающей средой), предложенное бельгийским учёным русского происхождения И. Пригожиным и его соавторами, и понятие самоорганизации как образования диссипативной структуры. Концепция самоорганизации кон­центрировалась вокруг теории диссипативных структур, которые с необходи­мостью вызывают выбросы избыточной энтропии (энтропия – это мера беспорядочности физической системы, получение информации из окружающей среды понижает уровень энтропии системы), а они, в свою очередь, вы­зывают появление новых структур и их устойчивость. С 70-х годов XX века к изучению самоорганизации привлекаются процессы термодинамики открытых систем, что привело в последние десятилетия века к созданию синергетики как интегрирующей науки. Сам термин имеет древнегреческое происхождение и означает «содействие», «соучастие» или «содействующий», «помогающий». Следы его употребления можно найти еще в исихазме – мистическом течении средневековой Византии. Годом рождения синергетики считается 1973 г., когда немецкий ученый Г. Хакен заявил о новой науке в своей работе «Синергетика» (1980), где он объяснил, почему он назвал новую дисциплину синергетикой: в ней 1) «исследуется совместное действие многих подсистем..., в результате которого на макроскопическом уровне возникает структура и соответствующее функционирование»; 2) она кооперирует усилия различных научных дисциплин для нахождения общих принципов самоорганизации систем. Хакен утверждает, что различные по своей природе системы (от электрона до людей) имеют одни и те же принципы самоорганизации, а значит, природные и социальные процессы имеют общие детерминанты, на нахождение которых и направлена синергетика, которую особенно интересуют ситуации, когда структуры или функции систем переживают коренные изменения масштабного уровня. Поэтому она занимается изучением открытых систем. Открытой называется система, которая способна обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией; альтернативой представляется закрытая система, которая представляет собой идеальную схему системы в равновесном состоянии (Вселенная Ньютона, классическая термодинамика являют пример закрытых систем). Закрытая, изолированная от информации окружающей среды, система (предоставленная самой себе), неизбежно приходит к состоянию наибольшей энтропии, т.е. к хаосу, что фактически означает разрушение. В 1977 году Г. Николис и И. Пригожин определили условия существова­ния диссипативных структур. Необратимость и неравновесность здесь явля­ются источником упорядоченности; их флуктуации порождают бифуркации (моменты выбора системой одного из альтернативных путей её развития), а эволюция – это последовательность неустойчивостей. Им было показано, что в неравновесных открытых системах возможны эффекты, приводящие не к возрастанию энтропии и стремлению термодинамических систем к состоянию равновесного хаоса, а к «самопроизвольному» возникновению упорядоченных структур, к рождению порядка из хаоса. И. Пригожин представлял себе процессы в неравновесных открытых системах следующим образом. В моменты неустойчивого состояния в системах могут возникнуть малые возмущения, флуктуации, способные разрастаться в макроструктуры. Если раньше под «порядком» понималось состояние устойчивости, под «хаосом» – состояние неустойчивости, а развитие рассматривалось как процесс перехода от одного порядка к другому, где хаос проявлялся как побочный продукт этого процесса, то синергетика рассматривает хаос как закономерный этап развития, которое предстаёт в виде многократного чередования порядка и хаоса. Поэтому синергетику можно считать новым этапом в развитии диалектической концепции. Хаос и случайность здесь выступают в качестве активного начала, приводящего к развитию новых самоорганизаций. В равновесном или слабо равновесном состоянии в системе существует только одно стационарное состояние, которое зависит от некоторых управляющих параметров. Изменения этих управляющих параметров будет уводить систему из равновесного состояния. В конце концов, вдали от равновесия система достигает некоторой критической точки, называемой точкой бифуркации. Невозможно предсказать, какой путь эволюции выберет система за порогом бифуркации. Начиная с этого момента, на дальнейший ход эволюции системы могут оказывать воздействие даже ничтожно малые флуктуации (флуктуация – это обусловленное случайными факторами небольшое колебание величин системы, которые становятся «пусковым механизмом» для изменения направленности эволюции всей системы). Явление бифуркации тесно связано с понятием аттрактор – т.е. совокупность условий, при которых выбор дальнейших путей эволюции развития системы происходит в направлении притягивания к одной точке (эта направленность в виде «куколки» заложена в системе, как один из возможных вариантов её дальнейшего развития. В 1980 году в предисло­вии к работе «От существующего к возникающему» И. Пригожин пишет, что книга создана для того, чтобы «попытаться показать читателю, что мы пере­живаем период научной революции, когда коренной оценке подвергается ме­сто и само существование научного подхода – период, несколько напоми­нающий возникновение научного подхода в Древней Греции или возрождение во времена Галилея». Синергетика как теория самоорганизации нашла свое применение в современной космологии, квантовой физике, химической и биологической теории. Общество тоже является открытой нелинейной системой, поэтому идеи синергетики распространяются и на него. Уже сейчас существуют попытки их применения к глобальному анализу общественных систем.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОНИЗМ – принцип постнеклассической науки, объединяющий идеи сис­темного и эволюционного подходов. В основе эволю­ционного подхода (который был разработан в биологии Ч. Дар­виным, лежала идея о непрерывном появлении в мире все более сложно организованных живых систем. Си­стемный подход, возникший в 40-50-е гг. XX в., по­зволил выявлять целостность исследуемого объекта в его взаимосвязи с окружающей средой, взаимодействие составляющих его элементов. С развитием синергетики, которая предложила идею универсального эволюционизма, принци­пиально изменились как классическое учение об эво­люции, так и содержание системного подхода, ибо процессы и явления живой, неживой и социальной мате­рии стали рассматриваться как самоорганизующиеся системы, обладающие способностью «выбирать» из множества возможностей один путь развития. Под влиянием теории нестационарной Вселенной, синергетики, кон­цепций биосферы и ноосферы универсальный эволюционизм утвер­дился в качестве принципа построения современной общенаучной картины мира.

ХАКЕН ГЕРМАН (pод. в 1927) – немецкий физик-теоретик и математик, основатель синергетики, доктор философии и доктор естественных наук, профессор теоретической физики университета Штутгарта и основатель Центра синергетики. Основные работы: «Синергетика» (1980), «Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах (1985), «Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам» (1991). Термин «синергетика», обозначающий новое направление междисциплинарных исследований в науке, был впервые введен Германом Хакеном в курсе его лекций, прочитанных в 1969 г. в университете Штутгарта. Научное сообщество встретило появление синергетики градом незаслуженных возражений: синергетика – детонат пустого понятия, она не имеет ни своего предмета, ни присущего только ей метода исследования, излишне математизирована и представляет собой одну из разновидностей физикализма, не обладает непременным атрибутом науки – прогностической силой, развивается не интенсивно, а экстенсивно. Хакен внес вклад в разработку теории лазеров, предложив простейшую модель для описания когерентного лазерного излучения, которое по сей день рассматривается в качестве парадигмального примера структур самоорганизации. Ключевым словом для синергетики является «взаимодействие». Синергетика является учением о взаимодействии элементов внутри сложных систем, в результате которого возникают новые макроскопические свойства этих систем. Синергетическая модель Xакена для объяснения становления когерентного поведения элементов (самоорганизации) включает три важнейших представления: параметры порядка, принцип подчинения, циклическую причинность. В неравновесной открытой системе, в которую накачивается энергия, в результате флуктуации и конкурен-ции параметров порядка (мод) устанавливаются коллективные образцы поведения. Хотя система может состоять из огромного количества элементов, обладающих большим числом степеней свободы, ее макроскопическое поведение может быть описано небольшим количеством существенных мод (параметров порядка) или даже всего лишь одной модой. Параметры порядка определяют поведение всех элементов системы (принцип подчинения). Иными словами, принцип подчинения означает чудовищное сжатие информации: вместо того чтобы характеризовать систему посредством большого количества её индивидуальных компонентов и их поведения, достаточно описать ее посредством параметров порядка. Здесь наблюдается феномен циклической причинности: параметры порядка детерминируют поведение остальных элементов системы, которые, в свою очередь, обратно воздействуют на параметры порядка и определяют их. В 1980-е гг. основная синергетическая модель Xакена была расширена для описания человеческого поведения и на качественном уровне вполне применима и к таким сложным системам, как человеческий мозг, сознание, социальные организации. Понятия синергетики применяются и в информатике. Неожиданным применением синергетики стал синергетический компьютер. Сегодня все опасения, сомнения и упреки критиков синергетики оказались несостоятельными. Современная синергетика стала признанным междисциплинарным направлением научных исследований, которое занимается изучением сложных систем, состоящих из многих элементов, частей, компонентов, которые взаимодействуют между собой сложным (нелинейным) образом.