Концепции самоорганизации: И. Пригожин и Г. Хакен

    Термин  «концепция самоорганизации» шире часто  употребляемого синонима «синергетика». В связи с этим достаточно обратить внимание на существование в естественном языке сходных терминов из различных сфер человеческой деятельности: синтез, синкретика, синдром, синхрония и других, которые являются отражениями феномена междисциплинарности самоорганизации материи. Несмотря на то, что синергетика в широком смысле тождественна самоорганизации, в устоявшемся на сегодняшний день материале под синергетикой понимается конкретная, прежде всего физико-математическая дисциплина, в которой проводится исследование обширной, но достаточно феноменологически ограниченной группы нелинейных уравнений определенными аналитическими методами.

    Общий смысл комплекса синергетических идей, которые развивают эти направления, заключается в следующем: процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны; процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм, независимо от природы систем, в которых они осуществляются. Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация как в живой, так и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те, которые отвечают как минимум двум условиям. Прежде всего, они должны быть: открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой; и существенно неравновесными, или находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

    Практически изначально (от Г. Хакена) синергетика  нашла содержание для себя и привнесла  новые идеи: в теорию лазеров и  термодинамику неравновесных процессов, и теорию нелинейных колебаний и автоволновых процессов; в теорию бифуркации и теорию структурной устойчивости; в теорию катастроф. Претерпело развитие понятие хаоса, вошел в обиход термин детерминированный хаос, имеющий конкретный физико–математический смысл. Значительно расширилась область применения синергетики в связи с развитием теории фракталов. В русле синергетики нашли интерпретацию и свое решение задачи из областей физики, кинетической химии, биологии, геологии, материаловедения и др. Следует отметить распространение самим Г. Хакеном идей синергетики на биологические явления: переходы между паттернами в биологии и возможности исследования биологической эволюции как процесса самоорганизации в сложной системе. В контексте синергетики проводятся сегодня социальные и гуманитарные исследования, также исследования применительно к человекомерным системам и антропной сфере.

    С синергетикой устойчиво ассоциируются  такие физические объекты и явления как: аттракторы, бифуркация, самоорганизация (когерентная, континуальная и в других смыслах и интерпретациях), хаос и детерминированный хаос, открытие системы в неравновесном состоянии, фракталы, диссипативные процессы.

    В центре синергетики (как науки, как  мировоззрения) стоит понятие фрактала. Это понятие является общенаучным и означает неустойчивое, переходное, быстро переходящее состояние эволюционизирующего объекта, состояние промежуточное между одним устойчивым состоянием и другим. Различают фракталы в естествознании и гуманитарных науках, в математике и даже философии.

        Фракталу как теоретическому  конструкту, как главному, центральному  понятию фундаментальной научной  теории (синергетики) нельзя дать  определение, то есть свести  к старым, уже известным понятиям. Таким понятиям, вводящим принципиально новое знание, можно дать метафорические, ассоциативные характеристики, но нельзя дать определение, то есть редуцировать новое к старому. Ведущий принцип синергетического мировоззрения: «Всё есть фрактал» (если формулировать специфику этой «философии» подобно Пифагору «Всё есть число», Гераклиту «Всё есть огонь», Демокриту «Всё есть атомы и пустота», Платону «Всё есть идеи» или Аристотелю «Всё есть форма и материя»).

    Совершенно  явно видны фрактальные структуры, соединяющие естественнонаучное и гуманитарное знание, западную и восточную культуры, науку и религию (как это и предсказывал более 100-летия назад В.С. Соловьёв). На наших глазах возникают контуры мировоззрения особого типа, принципиально отличающиеся от старых, известных тысячелетия типов мировоззрения (мифологии, религии, эзотерики, философии).

    Примеры фракталов в природе: изрезанное побережье (например, в Скандинавии), облако, гора, река, дерево, тающая снежинка, гусеница в коконе, в период постепенного превращения в бабочку и т.п. Фракталы в гуманитарных областях: влюблённость как состояние, промежуточное между наличием и отсутствием любви у данного человека (и вообще все переходные состояния психики человека), возникновение нового языка.

    Мышление-чувствование-переживание  фрактальными, неустойчивыми, многомерными образами-мыслеформами открывает вселенную  гораздо более богатую, чем это  представлялось до сих пор. Эта тема столь трудна и фундаментальна, что  пройдут ещё десятки лет, прежде чем научное сообщество хотя бы поймёт, о чём здесь идёт речь.

    В связи с распространением идей синергетики  на широкий круг явлений, полезно  оценивать, в какой мере то или  иное действие такого рода является доказательным  научно–обоснованным шагом, а в какой это ни к чему не обязывающий взгляд по аналогии. Действие авторитета становится здесь в ряде случаев не обязывающим, а разрешающим. Совершенно необходимо критическое отношение к конкретным оценкам и суждениям. Речь идет о том, что в работах Г. Хакена рассматриваются, с одной стороны, физические объекты и системы, имеющие строгое математическое описание. С другой стороны - рассматриваются, например, биологические макросистемы, на которые принципы и выводы, полученные для физических систем можно переносить лишь условно, по аналогии. Формулы и диаграммы, будучи символами точного знания, являются для биологических систем образными метафорами.

    Можно было бы высказать сожаление, что  сам Г. Хакен является в этом примером для многих из своих последователей. Однако и здесь мы наблюдаем парадоксальное явление. Именно снятие строгих ограничений, возможность примерить к различным неформализованным областям знания принципов синергетики и критериев самоорганизации, оказалось плодотворным и стало позитивным фактором. Необходимо, вместе с тем, отдавать себе отчет в том, что в рассмотрении биологических систем мы имеем Г. Хакена - не физика теоретика, но мыслителя, а иногда даже художника.

    Иллюстрацией  к сказанному являются слова Г. Хакена о применении понятия энтропии к биологическим системам, где, как пишет Г. Хакен: «возникает в некотором смысле новый тип информации, связанный с коллективными переменными или параметрами порядка. Это навело нас на мысль, назвать ту часть информации, которая относится к параметрам порядка и отражает коллективные свойства системы, синергетической информацией». Что же касается самих параметров порядка, то они обретают новый смысл, превращаясь в носителей информации - «информаторов».

    Синергетика является теорией эволюции и самоорганизации сложных систем мира, выступая в качестве современной (постдарвиновской) парадигмы эволюции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Основные  концепции самоорганизации  И. Пригожина 

    Брюссельская школа лауреата Нобелевской премии И.Р. Пригожина развивает термодинамический подход к самоорганизации с точки зрения диссипативных структур, раскрывающую исторические предпосылки и мировоззренческие основания теории самоорганизации.

         В отрытых системах поток энергии  может вывести ее из устойчивого  состояния - начинается развитие неустойчивостей, а их последующая самоорганизация может привести систему в устойчивое неоднородное состояние. Такие состояния И. Пригожин назвал «диссипативными структурами». Примерами таких структур могут служить автоколебания, возникающие, например, в тонком горизонтальном слое масла при его подогреве снизу (ячейки Бенара) или в лазерах. Другой знаменитый пример - уединенные волны на поверхности воды и в других средах (солитоны).

    Осознание того факта, что хаотическая динамика присуща практически всем нелинейным физическим системам, стало революцией в современном естествознании. Огромную роль в этом сыграли работы И. Пригожина. Мотивацией его работы, выполненной совместно с И. Стенгерс, был парадокс времени, который, однако, не существует сам по себе. С ним тесно связаны два других парадокса, которые, как пишет И. Пригожин, имеют самое непосредственное отношение к отрицанию парадокса времени: «квантовый парадокс» и «космологический парадокс». Такая проблема, как парадокс времени, для людей, далеких от физики, может показаться странной: «Как физика, предъявляющая всё более строгие требования к эксперименту, что означает всё более тесную связь между теорией и опытом, дерзает отрицать различие между прошлым и будущим?». «Будущее при нашем подходе, - пишут И. Пригожин и  И. Стенгерс, - перестает быть данным; оно не заложено более в настоящем. Это означает конец классического идеала всеведения».

    Парадокс  времени не был осмыслен вплоть до второй половины XIX века. К тому времени законы динамики уже давно воспринимались как выражающие идеал объективного знания. А поскольку из этих законов следовала эквивалентность между прошлым и будущим, всякая попытка придать стреле времени (выражение Эддингтона) некое фундаментальное значение наталкивалось на упорное сопротивление как угроза объективному знанию. Однако разделять эту точку зрения, по мнению И. Пригожина, более невозможно. В последние десятилетия родилась новая наука – физика неравновесных процессов, связанная с такими понятиями, как самоорганизация, диссипативные структуры, необратимость. «Искусственное может быть детерминированным и обратимым, - пишут И. Пригожин и И. Стенгерс, - естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости».

    Последнее играет существенную конструктивную роль: необратимость приводит к множеству новых явлений, таких как образование вихрей и т.п. Невозможно себе представить жизнь в мире, лишенном взаимосвязей, создаваемых необратимыми процессами. Время и реальность нерасторжимо связаны между собой. Отрицание времени может быть актом отчаяния или казаться триумфом человеческой мысли, но это всегда отрицание реальности. Однако и то, что полностью случайно, также лишено реальности. И. Пригожин считает самым разумным отыскать узкую тропинку между двумя концепциями, каждая из которых приводит к отчуждению: концепцией мира, управляемого законами, не оставляющими места для новации и созидания, и концепцией, символизируемой Богом, играющим в кости, концепцией абсурдного, акаузального^* мира, в котором ничего нельзя понять. «Поиск тропинки» - это и есть основная тема книги И. Пригожина и разделяющей его взгляды И. Стенгерс. Стрела времени, как убедительно показывают авторы книги, существует: «…мы дети стрелы времени, эволюции, но отнюдь не её создатели».

    Исследование  парадокса времени заставило  И. Пригожина рассмотреть проблему центральной роли «законов природы». Он считает отождествление науки с поисками «законов природы» самой оригинальной концепцией западной науки. Прототипом универсального закона природы служит закон Ньютона, который детерминистичен (коль скоро начальные условия известны, можно предсказывать движение) и обратим во времени (между предсказанием будущего и восстановлением прошлого нет никакого различия). Границы физики значительно расширились с начала ХХ века, однако основные характеристики закона Ньютона  детерминизм^** и обратимость во времени сохранились. На протяжении всей истории западной мысли неоднократно возникал один и тот же вопрос: как следует понимать новое, играющее центральную роль в мире, управляемым детерминическими законами? Очевидно, настало время видоизменить само понятие физических законов так, чтобы включить в фундаментальное описание природы необратимость, события и стрелу времени. Прежде чем принять подобную программу, И. Пригожин подвергает понятие «закон природы» блестящему анализу, на котором стоит остановиться подробнее.

    Ученый  пишет, что мы настолько привыкли к понятию «закон природы», что  оно воспринимается как трюизм, как  нечто само собой разумеющееся. Однако в других взглядах нами такая концепция «закона природы» отсутствует. По Аристотелю, живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена их собственными автономными внутренними причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали идеи спонтанной гармонии космоса, своего рода статического равновесия, связывающего воедино природу, общество и небеса. Идея о том, что в мире могут действовать законы, вызрела в недрах западной мысли. Отчасти эти идеи восходят к стоикам, несмотря на ту роль, которую они отводили року. Немаловажное значение сыграли здесь христианские представления о Боге как всемогущем Вседержителе, устанавливающим законы для всего сущего. Для Бога  всё есть данность: новое, выбор или спонтанные действия с нашей, человеческой точки зрения. Теология и наука достигли согласия. Однако это препятствовало, как уже было сказано, включению события и вероятности, например, в эволюционное описание, будь то дарвиновская эволюция или эволюция истории человечества. Традиционный подход привел к отчуждению фундаментальной физики от всех остальных наук, исходивших в своих описаниях из допущения о существовании стрелы времени.

    Основательный пересмотр формулировки законов  природы стал возможен благодаря  замечательным успехам, связанным с идеями неустойчивости и хаоса. С их помощью разрешимы сопутствующие парадоксу времени квантовый и космологический парадоксы. Теперь возможна реалистическая интерпретация квантовой теории. Что касается космологии, то рождение Вселенной в результате Большого Взрыва около 15 миллиардов лет назад не может не рассматриваться как событие. Однако в традиционную формулировку законов природы события не входят, и гипотеза Большого Взрыва поставила физику «перед её величайшим кризисом». Кризис разрешим, если принять точку зрения И. Пригожина, что события являются следствием неустойчивости хаоса. В рамках детерминистического подхода всё, в том числе и написание книги И. Пригожина, предопределено с момента Большого Взрыва. В новой формулировке законов природы последние относятся к вероятностям. Ученый сравнивает природу с образом ребенка: отваживаясь делать свои первые шаги, ребенок может в дальнейшем стать музыкантом, юристом или стоматологом, но выбрав что-то одно, а не всё сразу. К счастью для нас эволюция Вселенной привела к зарождению жизни на Земле и, в конечном счёте, к появлению человека.