double arrow

Освоение саморазвивающихся синергетических систем и новые стратегии научного поиска


В современной постнеклассической картине мира упорядочен­ность, структурность, равно как и хаосомность, стохастичность, признаны объективными, универсальными характеристиками дей­ствительности. Они обнаруживают себя на всех структурных уров­нях развития. Проблема иррегулярного поведения неравновесных систем находится в центре внимания синергетики — теории са­моорганизации, сделавшей своим предметом выявление наибо­лее общих закономерностей спонтанного структурогенеза.

Понятие синергетики получило широкое распространение в современной философии науки и методологии. Сам термин име­ет древнегреческое происхождение и означает содействие, соуча­стие, или содействующий, помогающий. Следы его употребления можно найти еще в исихазме — мистическом течении Ви­зантии. Наиболее часто он употребляется в значении: согласован­ное действие, непрерывное сотрудничество, совместное использование.

1973 г. — год выступления немецкого ученого Г. Хакена на первой конференции, посвященной проблемам самоорганизации, положил начало новой дисциплине и считается годом рождения синергетики. Г. Хакен — творец синергетики — обратил внима­ние на то, что корпоративные явления наблюдаются в самых раз­нообразных системах, будь то астрофизические явления, фазо­вые переходы, гидродинамические неустойчивости, образование циклонов в атмосфере, динамика популяций и даже явления моды. В своей классической работе «Синергетика» он отмечал, что во многих дисциплинах, от астрофизики до социологии, мы часто наблюдаем, как кооперация отдельных частей системы приводит к макроскопическим структурам или функциям.

Синергетика в ее нынешнем состоянии фокусирует внимание на таких ситуациях, в которых структуры или функции систем переживают драматические изменения на уровне макромасшта­бов. В частности, синергетику особо интересует вопрос о том, как именно подсистемы или части производят изменения, всецело обусловленные процессами самоорганизации. Парадоксальным ка­залось то, что при переходе от неупорядоченного состояния к со­стоянию порядка все эти системы ведут себя схожим образом.

Хакен объясняет, почему он назвал новую дисциплину синер­гетикой следующим образом. Во-первых, в ней «исследуется со­вместное действие многих подсистем..., в результате которого на макроскопическом уровне возникает структура и соответствую­щее функционирование». Во-вторых, она кооперирует усилия раз­личных научных дисциплин для нахождения общих принципов самоорганизации систем. В 1982 г. на конференции по синергети­ке, проходившей в нашей стране, были выделены конкретные при­оритеты новой науки. Г. Хакен подчеркнул, что в связи с кризи­сом узкоспециализированных областей знания информацию не­обходимо сжать до небольшого числа законов, концепций или идей, а синергетику можно рассматривать как одну из подобных попыток. По мнению ученого, существуют одни и те же принци­пы самоорганизации различных по своей природе систем, от элек­тронов до людей, а значит, речь должна идти об общих детерми­нантах природных и социальных процессов, на нахождение кото­рых и направлена синергетика.

Таким образом, синергетика оказалась весьма продуктивной научной концепцией, предметом которой выступили процессы са­моорганизации — спонтанного структурогенеза. Она включила в себя новые приоритеты современной картины мира: концепцию нестабильного неравновесного мира, феномен неопределенности и многоальтернативности развития, идею возникновения порядка из хаоса. Основополагающая идея синергетики состоит в том, что неравновесность мыслится источником появления новой органи­зации, т. е. порядка. Поэтому главный труд И. Пригожина и И. Стенгерс назван «Порядок из хаоса» (М., 1986).

Зарождение упорядоченности приравнивается самопроизволь­ной самоорганизации материи. Система всегда открыта и обме­нивается энергий с внешней средой, она зависит от особенностей ее параметров, внешней среды. Неравновесные состояния связа­ны с потоками энергии между системой и внешней средой. Про­цессы локальной упорядоченности совершаются за счет притока энергии извне. Г. Хакен считает, что переработка энергии, подво­димой к системе на микроскопическом уровне, проходит много этапов, что, в конце концов, приводит к упорядоченности на мак­роскопическом уровне: образованию макроскопических структур (морфогенез), движению с небольшим числом степеней свободы и т. д. При изменяющихся параметрах одна и та же система мо­жет демонстрировать различные способы самоорганизации. В сильно неравновесных условиях системы начинают воспринимать те факторы, к которым они были безразличны в более равновес­ном состоянии. Следовательно, для поведения самоорганизую­щихся систем важна интенсивноть и степень их неравновесности.

Саморазвивающиеся системы находят внутренние (имманен­тные) формы адаптации к окружающей среде. Неравновесные ус­ловия вызывают эффекты корпоративного поведения элемен­тов, которые в равновесных условиях вели себя независимо и автономно. Вдали от равновесия когерентность, т.е. согласован­ность элементов системы, в значительной мере возрастает. Определенное количество или ансамбль молекул демонстрирует коге­рентное поведение, которое оценивается как сложное. И. Приго­жий подчеркивает: «Кажется, будто молекулы, находящиеся в раз­ных областях раствора, могут каким-то образом общаться друг с другом. Во всяком случае, очевидно, что вдали от равновесия ко­герентность поведения молекул в огромной степени возрастает. В равновесии молекула видит только своих соседей и «общается» только с ними. Вдали от равновесия каждая часть системы видит всю систему целиком. Можно сказать, что в равновесии материя слепа, а вне равновесия прозревает». Эти коллективные движе­ния Г. Хакен называет модами. Устойчивые моды, по его мне­нию, подстраиваются под неустойчивые и могут быть исключе­ны. В общем случае эхо ведет к колоссальному уменьшению чис­ла степеней свободы, т. е. к упорядоченности.

Синергетические системы на уровне абиотического существо­вания (неорганической, косной материи) отличаются тем, что об­разуют упорядоченные пространственные структуры. На уровне одноклеточных организмов они коммуницируют посредством сиг­налов. Многоклеточные организмы осуществляют многообразное кооперирование в процессе своего функционирования. Идентифи­кация биологической системы опирается на наличие кооператив­ных зависимостей. Работа головного мозга оценивается синерге­тикой как «шедевр кооперирования клеток».

Новые стратегии научного поиска в связи с необходимостью освоения самоорганизующихся синергетических систем опирают­ся на конструктивное приращение знаний в так называемой «тео­рии направленного беспорядка», которая связана с изучением спе­цифики и типов взаимосвязи процессов структурирования и хаотизации. Попытки осмысления понятий «порядок и хаос» в каче­стве предпосылочной основы имеют обширные классификации и типологии хаоса. Последний может быть простым, сложным, де­терминированным, перемежаемым, узкополосным, крупномас­штабным, динамичным и т. д. Самый простой вид хаоса — «ма­ломерный» — встречается в науке и технике и поддается описа­нию с помощью детерминированных систем. Он отличается слож­ным временным, но весьма простым пространственным поведе­нием. «Многомерный» хаос сопровождает нерегулярное поведе­ние нелинейных сред. В турбулентном режиме сложными, не поддающимися координации, будут и временные, и пространственные параметры. Под понятием «детерминированный хаос» подра­зумевают поведение нелинейных систем, которое описывается уравнениями без стохастических источников, с регулярными на­чальными и граничными условиями.

Можно выявить ряд причин и обстоятельств, в результате ко­торых происходит потеря устойчивости и переход к хаосу: это шумы, внешние помехи, возмущающие факторы. Источник хаосомности иногда связывают с наличием многообразия степеней свободы, что может привести к реализации абсолютно случайных последовательностей. К обстоятельствам, обусловливающим хаосогенность, относится принципиальная неустойчивость движе­ния, когда два близких состояния могут порождать различные траектории развития, чутко реагируя на стохастику внешних воз­действий.

Современный уровень исследований приводит к существен­ным дополнениям традиционных взглядов на процессы хаотизации. В постнеклассическую картину мира хаос вошел не как ис­точник деструкции, а как состояние, производное от первичной неустойчивости материальных взаимодействий, которое может явиться причиной спонтанного сгруктурогенеза. В свете после­дних теоретических разработок хаос предстает не просто как бес­форменная масса, но как сверх сложно неорганизованная последова­тельность, логика которой представляет значительный интерес. Ученые определяют хаос как нерегулярное движение с неперио­дически повторяющимися, неустойчивыми траекториями, где для корреляции пространственных и временных параметров характерно случайное распределение.

В мире человеческих отношений всегда существовало нега­тивное отношение к хаотическим структурам и полное принятие упорядоченных. Социальная практика осуществляет экспансию против хаосомности, неопределенности, сопровождая их отрица­тельными оценочными формулами, стремясь вытолкнуть за пре­делы методологического анализа. Последнее выражается в тор­жестве рационалистических утопий и тоталитарных режимов, желающих установить «полный порядок» и поддерживать его с «железной необходимостью».

Современное научно-теоретическое сознание перодолевает это отношение, предлагая иное, конструктивное понимание роли и значимости процессов хаотизации в современной синергетической парадигме. Истолкование спонтанности развития в деструк­тивных терминах «произвола» и «хаоса» вступает в конфликт не только с выкладками современного естественнонаучного и философско-методологического анализа, признающего хаос наряду с упорядоченностью универсальными характеристиками развития универсума. Оно идет вразрез с древнейшей историко-фицреофекой традицией, в которой, начиная от Гесиода, хаос мыслится как все собой обнимающее и порождающее начало. В интуициях ан­тичного мировосприятия безвидный и непостижимый хаос наде­лен формообразующей силой и означает «зев», «зияние», первич­ное бесформенное состояние материи и первопотенцию мира, ко­торая, разверзаясь, изрыгает из себя ряды животворно оформлен­ных сущностей.

Спустя более чем двадцать веков такое античное мирочувствование отразилось в выводах ученых, утверждающих, что откры­тие динамического хаоса— это, по сути дела, открытие новых видов движения, столь же фундаментальное по своему характе­ру, как и открытие физикой элементарных частиц, кварков и глюонов в качестве новых элементов материи. Наука о хаосе — это наука о процессах, а не о состояниях, о становлении, а не о бытии.

Типы взаимосвязи структурирования и хаотизации представ­лены не только схемой цикличности, но и с учетом отношений бинарности и дополнительности. Бинарная структура взаимодей­ствия порядка и хаоса проявляется в сосуществовании и противо­борстве этих двух стихий. В отличие от цикличности, предполага­ющей смену состояний, бинарная оппозиция порядка и хаоса со­пряжена с множественностью результативных эффектов: это и отрицание, и трансформация с сохранением исходной основы (ска­жем, больше порядка или больше хаоса), и разворачивание того же противостояния на новой основе (например, времена другие, а порядки или пороки все те же). Отношение дополнительности предполагает вторжение неструктурированных сил и осколочных образований в организованное целое. Здесь наблюдаются вовле­ченность в целостность несвойственных ей чужеродных элемен­тов, вкрапления в устоявшуюся систему компонентов побочных структур, зачастую без инновационных приращений и изменения степени сложности.

Для освоения самоорганизующихся синергетических систем принята новая стратегия научного поиска, основанная на древовидной ветвящейся графике, образ которой воссоздает альтерна­тивность развития. Выбор будущей траектории развития в одном из нескольких направлений зависит от исходных условий, входя­щих в них элементов, локальных изменений, случайных факто­ров и энергетических воздействий. На X Международном конг­рессе по логике, методологии и философии науки (август 1995 г., Флоренция) И. Пригожий предложил идею квантового измере­ния применительно к Универсуму как таковому.

Новая стратегия научного поиска предполагает учет принци­пиальной неоднозначности поведения систем и составляющих их элементов, возможность перескока с одной траектории на другую и утрату системной памяти, когда система забывает свои прошлые состояния, действует спонтанно и непредсказуемо. В критичес­ких точках направленных изменений возможен эффект ответвле­ний, допускающий в перспективе функционирования таких сис­тем многочисленные комбинации их эволюционирования.

Примечательно, что подобный методологический подход, предполагающий ветвящуюся графику' анализа, был применен бри­танским историком А. Тойнби по отношению к общецивилизаци-онному процессу развития. В нем не игнорируется право на суще­ствование различных типов цивилизаций, которых, по мнению историка, насчитывается около 20. Общецивилизационный рост не подчиняется единой схеме формационного членения. Истори­ческий процесс предполагает многовариантность цивилизационного развития, где представители одного и того типа общества по-разному реагируют на так называемый вызов истории. «Одни сразу же погибают; другие выживают, но такой ценой, что после этого уже ни на что не способны; третьи столь удачно противостоят вызову, что выходят не только не ослабленными, но даже создав наиболее благоприятные условия для преодоления грядущих ис­пытаний; есть и такие, что следуют за первопроходцами, как овцы следуют за своим вожаком».

Генезис независимых цивилизаций связан не с отделением от предшествующих обществ образований того же вида, а скорее с процессами мутаций обществ сестринского вида или же мута­циями примитивных обществ. Распад обществ происходит также различным образом и с различной скоростью. Одни разлагаются как тело, другие — как древесный ствол, а иные как камень на ветру. Общество, по мнению Дж. Тойнби, есть пересечение по­лей активности отдельных индивидов. Их энергия — та жизнен­ная сила, которая творит историю. Этот вывод историка во мно­гом согласуется с одним из ведущих положений постнекласси-ческой методологии, переосмысливающих роль и значимость индивида, как инициатора «созидающего скачка», по-новому ок­рашивает страницы прошлого, события которого происходили под влиянием меньшинства, великих людей, пророков.

Своеобразная организационная открытость мира предполагает многообразные способы квантования реальности, различные сценарно-структурные сцепления материи. Стратегия освоения са­моорганизующихся синергетических систем связана с такими по­нятиями, как бифуркация, флуктуация, хаосомность, диссипация, странные атракторы, нелинейность, неопределенность. Они на­деляются категориальным статусом и используются для объясне­ния поведения всех типов систем: доорганизмических, организ-мичесгих, социальных, деятельностных, этнических, духовных и пр. В условиях, далеких от равновесия, действуют бифуркацион­ные механизмы, предполагающие наличие точек раздвоения и неединственность продолжения развития. Результаты их действия труднопредсказуемы. По мнению И. Пригожина, бифуркацион­ные процессы свидетельствуют об усложнении системы. Н. Мои­сеев утверждает, что в принципе каждое состояние социальной системы является бифуркационным. А в глобальных измерениях антропогенеза развитие человечества уже пережило, по крайней мере, две бифуркации. Первая произошла в палеолите и привела к утверждению системы табу, ограничивающей действие биосо­циальных законов — «не убий!» Вторая — в неолите и связана с расширением геологической ниши: освоением земледелия и ско­товодства.

Флуктуации в общем случае означают возмущения и подраз­деляются на два больших класса: класс флуктуации, создавае­мых внешней средой и класс флуктуации, воспроизводимых са­мой системой. Возможны случаи, когда флуктуации будут столь сильны, что овладеют системой полностью, придав ей свои коле­бания, и по сути изменят режим ее существования. Они выведут систему из свойственного ей «типа порядка», но обязательно ли к хаосу или к упорядоченности иного уровня — это особый вопрос.

Система, по которой рассеиваются возмущения, называется диссипативной. По сути дела — это характеристика — поведения системы при флуктуациях, которые охватили ее полностью. Ос­новное свойство диссипативной системы — необычайная чувстви­тельность к всевозможным воздействиям и в связи с этим чрез­вычайная неравновесность.

Ученые выделяют такую структуру, как атракторы — при­тягивающие множества, образующие собой как бы центры, к ко­торым тяготеют элементы. К примеру, когда скапливается боль­шая толпа народа отдельный человек, двигающийся в собствен­ном направлении, не в состоянии пройти мимо, не отреагировав на нее. Изгиб его траекторий осуществится в сторону образовав­шейся массы. В обыденной жизни это часто называют любопыт­ством. В теории самоорганизации подобный процесс получил на­звание «сползание в точку скопления». Аттракторы стягивают и концентрируют вокруг себя стохастические элементы, тем самым структурируя среду и выступая участниками созидания порядка.

Приоритетное направление новой парадигмы — анализ неста­бильных, неравновесных систем —- сталкивается с необходимос­тью исследования феномена онтологической неопределенности, который фиксирует отсутствие реального референта будущего. В середине XX в. неопределенность заинтересовала ряд западных ученых в рамках проблем кибернетики и компьютерной связи. В работах Н. Винера, К. Шеннона, У. Эшби, Р. Хартли информа­ция ставилась в зависимость от неопределенности и измерялась ее мерой. Было принято считать, что неопределенность (или неожиданность) обратно пропорциональна вероятности, чем со­бытие более вероятностно, тем менее оно неопределенно или нео­жиданно.

Дальнейший анализ показал, что простота этой зависимости во многом кажущаяся, неопределенность — это вид взаимодей­ствий, лишенных конечной устойчивой формы. Она может быть производна от гетерономной, комплексной природы объекта-со­бытия, когда последнее происходит, как говорится, прямо «на гла­зах», опережая всевозможные прогнозы, расчеты и ожидания. Феномен неопределенности отождествим с потенциальной пол­нотой всех возможных изменений в пределах существующих фун­даментальных физических констант. Вероятность предполагает устойчивое распределение признаков совокупности и нацелена на исчисление континуума возможных изменений.

В новой стратегии научного поиска актуальна категория слу­чайности, которая предстает как характеристика поведения лю­бого типа систем, не только сложных, но и простых. Причем даль­нейшее их изучение, сколь бы тщательно оно ни проводилось, никак не ведет к освобождению от случайности. Последняя озна­чает, что свойства и качества отдельных явлений изменяют свои значения независимым образом и не определяются перечнем ха­рактеристик других явлений. В одной из последних интерпрета­ций такую случайность назвали динамическим хаосом. Порож­денная действием побочных, нерегулярных, малых или взаимопереплетением комплексных причин, случайность — это конкрет­но-особенное проявление неопределенности.

Категорией возможность отражается будущее состояние объекта. Возможность нацелена на соотнесение предпосылок и тенденций развивающегося явления и предполагает варианты пос­ледующих стадий развития и изменения. Набор возможностей составляет бытийное поле неопределенности. Сложившаяся си­туация нередко оценивается как неопределенностная из-за нали­чия множества конкурирующих возможностей. Неопределенность сопровождает процедуру выбора и квалифицирует «довыборное» состояние системы. Причем выбор понимается не только как дей­ствие сознательное и целенаправленное, но и как актуализация стохастической причинности природного или естественно-истори­ческого процесса. Неопределенность потенциально содержит в себе в качестве равновозможных многочисленные варианты, когда «все может быть» (разумеется в пределах фундаментальных физичес­ких констант). Затем она организуется в ситуацию и в своем свер­шившемся виде являет собой противоположность самое себя — т. е. определенность.

Необходимые в новой стратегии изучения самоорганизующих­ся систем статистические закономерности формулируются на языке вероятностных распределений и проявляются как законы массовых явлений на базе больших чисел. Считается, что их дей­ствие обнаруживается там, где на фоне множества случайных причин существуют глубокие необходимые связи. Они не дают абсолютной повторяемости, однако в общем случае правомерна их оценка как закономерностей постоянных причин.

Для современного состояния синергетики характерно различе­ние двух эволюционных ветвей развития: организмической и неор­ганической. Мир живого подтверждает уникальную способность производства упорядоченных форм, как бы следуя принципу «по­рядка из порядка». Стремлением косной материи является прибли­жение к хаосу, увеличение энтропии с последующим структурогенезом. В основе точных физических законов лежит атомная неупо­рядоченность. Главной эволюционной особенностью живого явля­ется минимальный рост энтропии. Из теоремы о минимуме произ­водства энтропии следует, что, когда условия мешают системе пе­рейти в состояние равновесия, она делает лучшее, что ей остает­ся — переходит в состояние энтропии, которое настолько близко к равновесию, насколько это позволяют обстоятельства.

Постулат современного естествознания — «достоверно то, что подавляюще вероятно» не исключает «поштучный» анализ нео­жиданных, маловероятных, но и в силу этого максимально ин­формационно емких событий. Этому способствуют такие иннова­ционные средства стратегии научного поиска, как ситуационная детерминация — «case studies», «абдукция», «куматоид».

Анализ по типу «case studies» — ситуационных исследований предполагают изучение отдельных, специальных ситуаций. Сам термин «case studies» отражает наличие особой ситуации, такого события или объекта, которые не вписываются в устоявшиеся ка­ноны объяснения. Считается, что идея ситуационного подхода вос­ходит и идиографическому — описательному методу Баденской школы неокантианства. Можно смело согласиться с немецким социологом науки С. Мангеймом, который утверждал необходи­мость принятия во внимание ситуационной детерминации в каче­стве неотъемлемого фактора познания. Различают два типа ситу­ационных исследований: текстуальные и полевые. Преимущества ситуационных исследований состоят в том, что в них содержание системы знания раскрывается в контексте определенного набора условий, конкретных и особых форм жизненных ситуаций, при­открывая тем самым завесу над тайнами реального познаватель­ного процесса.

Фаза «заключения к наилучшему объяснению фактов» назва­на абдукцией. Такого рода умозаключения широко используются в быту и на практике. Не замечая того, каждый человек при поиске объяснений обращается к абдукции. Врач по симптомам болез­ни ищет ее причину, детектив по оставшимся следам преступле­ния ищет преступника. Таким же, образом и ученый, пытаясь отыс­кать наиболее удачное объяснение происходящему, пользуется ме­тодом абдукции, значимость отражаемой им процедуры в постро­ении новой и эффективной методологической стратегии весьма существенна.

Другой новацией современных научно-исследовательских стра­тегий является куматоид (от греч. — волна). Он означает опреде­ленного рода плавающий объект, который характеризуется тем, что может появляться, образовываться, а может исчезать, распа­даться. Он не репрезентирует всех своих элементов одновремен­но, а как бы представляет их своеобразным «чувственно-сверх­чувственным» образом. Скажем, такой системный объект, как народ, не может быть представим и локализован в определенном пространственно-временном участке. Невозможно, иными сло­вами, собрать всех представителей с тем, чтобы объект был цело­стно представлен. Однако этот объект не фиктивен, а реален, на­блюдаем и изучаем, и более того, он во многом определяет направ­ление всего цивилизационно-исторического процесса в целом.

Другой наиболее простой и легкодоступный пример — сту­денческая группа. Она также представляет собой некий плаваю­щий, то исчезающий, то появляющийся объект, который обнару­живает себя не во всех системах взаимодействий. Так, после окон­чания учебных занятий группы как целостного объекта уже нет, тогда как в определенных, институционально запрограммирован­ных ситуациях (номер группы, количество студентов, структура, общие характеристики) она как объект обнаруживается и само­идентифицируется. Кроме того, такой куматоид поддерживается и внеинституционально, подпитываемый многообразными им­пульсами: дружбой, соперничеством, солидарностью, поддерж­кой и прочими отношениями между членами группы.

Особенность куматоида в том, что он безразличен не только к пространственно-временной локализации, но и не жестко привя­зан к самому субстрату— материалу его составляющему. Его качества системные, а следовательно, зависят от входящих в него элементов, от их присутствия либо отсутствия и, в особенности, от траектории их развития или поведения. Куматоид нельзя од­нозначно идентифицировать с одним определенным качеством или же с набором подобных качеств, вещественным образом закрепленных. Вся социальная жизнь сплошь наводнена этакими пла­вающими объектами — куматоидами. Еще одной характеристи­кой куматоида следует признать определенную предикативность его функционирования, например: быть народом, быть учителем, быть членом той или иной социальной группы. От куматоида ожи­дается некое воспроизведение наиболее типических особенностей поведения.

Новые стратегии научного поиска указывают на принципи­альную гипотетичность знания. Так, в одной из возможных ин­терпретаций постнеклассической картины мира обосновывается такое состояние универсума, когда, несмотря на непредсказуемость флуктуации (случайных возмущений и изменений начальных ус­ловий), набор возможных траекторий (путей эволюционирования системы) определен и ограничен. Случайные флуктуации и точки бифуркаций труднопредсказуемым образом меняют траекторию системы, однако сами траектории тяготеют к определенным ти-паматракторам и вследствие этого приводят систему, нестабиль­ную относительно мельчайших изменений начальных условий, в новое стабильное состояние.

В синергетической парадигме признается поведение систем в режиме «с обострением». Критерием «сложности» синергетического объекта является показатель, указывающий на потенциал са­моорганизации. Синергетика исследует неравновесные системы, или системы, находящиеся «вдали от равновесия», причем неус­тойчивость означает «случайное движение внутри вполне опреде­ленной области параметров». Исследователи саморазвивающихся систем отмечают, что при определенных условиях могут возни­кать макроскопические явления самоорганизации в виде ритми­чески изменяющихся во времени пространственных картин, мо­гут появляться мозаичные структуры, кольца, спирали, концент­рические окружности, ячейки (Г. Николис, И. Пригожий). За по­рогом неустойчивости, как отмечал Г. Хакен, возникает новая структура.


Сейчас читают про: