Тема: Синергетика как новое мировидение

Лекция № 21

Проблема самоорганизации материальных систем в XX веке становится одной из центральных проблем науки. Существенный вклад в решение этой проблемы вносит системный и информационный подходы. Терминология, выработанная в этих областях исследования, приобрела общенаучный характер в описании и объяснении процессов самоорганизации. Но обе эти области исследования имеют дело с материальными системами уже достаточно высокого уровня организованности: биологические системы, социальные, технические и т.д. Процессы самоорганизации в неживой природе остаются вне интересов этих подходов.

Решение этой задачи берет на себя научная дисциплина, именуемая синергетикой. Ее основоположниками считаются Г. Хакен и И. Пригожин. Закономерности явлений самоорганизации, открываемые синергетикой не ограничиваются областью неживой природы: они распространяются на все материальные системы. Как отмечает Г.Хакен, принципы самоорганизации, изучаемые этой наукой, распростра­няются "от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекуляр­ной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций"[1].

Г.Хакен и И. Пригожин делают акцент, прежде всего, на процессуальности материальных систем. Все процессы, протекающие в раз­личных материальных системах, могут быть подразделены на два типа:

· во-первых, это процессы, протекающие в замкнутых системах, ведущие к установлению равновесного состояния, которое при определенных условиях стремится к максимальной степени неупорядоченности или хаоса,

· и, во-вторых, это процессы, протекающие в открытых системах, в которых при определенных условиях из хаоса могут самопроизвольно возникать упорядоченные структуры, что и характеризует стремление к самоорганизации.

Основными характеристиками первого типа процессов является равновесность и линейность, главными характеристи­ками второго типа в которых проявляется способность к самоорганизации и возникновению диссипативных структур, является неравновесность и нелинейность.

Природные процессы принципиаль­но неравновесны и нелинейны; именно такие процессы синергетика рассматривает в качестве предмета своего изучения. Постулирование универсальности неравновесных и нелинейных процессов позволяет синергетике претендовать на статус общеметодологической дисциплины, сопоста­вимой с теорией систем и кибернетикой.

По мнению ряда ученых, возникновение синергетики, возможно, знаменует начало новой научной революции, поскольку она

· вводит новую систему понятий,

· меняет стратегию научного позна­ния,

· способствует выработке принципиально новой научной картины мира,

· ведет к новой интерпретации многих фундаментальных прин­ципов естествознания.

Суть предлагаемых изменений в стратегии на­учного познания, по мнению основателей новой науки, заключается в следующем:

Традиционная наука в изучении мира делала акцент на замкнутых системах, обращая особое внимание на устойчивость, поря­док, однородность. Все эти установки как бы характеризуют парадигмальное основание и способ подхода к изучению природных процессов традиционной науки.

Синергетический подход акцентирует внимание ученых на открытых системах, неупорядоченности, неустойчивости, неравновесности, нелинейных отношениях. Это доминантный взгляд на мир, который должен характеризовать науку будущего.

По мнению И. Пригожина синергетический взгляд на мир ведет к революционным изме­нениям в нашем понимании случайности и необходимости, необратимости природных процессов, позволяет дать принципиально новое истолкование энтропии и радикально меняет наше представле­ние о времени.

Предисловие к английскому изданию книги «Порядок из хаоса» И. Пригожин публикует под заголовком «Новый диалог чело­века с природой». Свое понимание феномена самоорганизации И. Пригожин связы­вает с понятием диссипативной структуры — структуры спонтанно возникающей в открытых неравновесных системах. Классическими примерами таких структур являются такие явления, как образование сотовой структуры в подогреваемой снизу жидкости (т.н. ячейки Бенара), "химические часы" (реакция Белоусова — Жаботинского), турбу­лентное движение и т.д.

В книге И. Пригожина и И. Стенгерс «Порядок из хаоса» процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического рав­новесия, ее элементы (например, молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы работы условно называют их генами. В силу такой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если эта система под воздействием энергетических взаимодействий с окружаю­щей средой переходит в неравновесное «возбужденное» состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы «просыпаются от сна» и начинают действовать согласованно. Между ними возникают корреля­ции, когерентное взаимодействие. В результате и возникает то, что Пригожин называет диссипативной структурой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансного возбуждения, которое ее и порождает, и одним из самых удивительных свойств такой струк­туры является ее повышенная «чувствительность» к внешним воздей­ствиям. Изменения во внешней среде оказываются фактором генерации и фактором отбора различных структурных конфигураций. Материальная система такого типа включается в процесс структурогенеза или самоорганизации.

Если предполагается, что именно неравно­весность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к само­организации как имманентное[2] свойство неравновесных процессов. Схематическое описание возникновения диссипативных структур и связанного с ними процесса структурогенеза объясняет и название дисциплины. Термин «синергетика» образован от греческого «synergia», которое означает содействие, сотрудничество. Именно «совме­стное действие» или когерентное поведение элементов диссипативных структур и является тем феноменом, который характеризует процессы самоорганизации.

Значение синергетического подхода к изучению природных про­цессов трудно переоценить. Этот подход позволяет решить вопрос, который «мучил» основателей термодинамики: почему вопреки дейст­вию закона возрастания энтропии, который характеризует естественное стремление материальных систем к состоянию теплового равновесия и беспорядку, окружающий нас мир демонстрирует высокую степень организации и порядка. Именно этот вопрос в свое время пытался решить Л. Больцман с помощью своей флуктуационной гипотезы.

Синергетический подход подводит конкретно-научную базу под умозри­тельные философские постулаты о внутренней активности материи, ее стремлении к структурной самоорганизации. Он выступает основанием для развития эволюционной концепции, или, как говорит И. Пригожин, революционной парадигмы в физике на всех уровнях описания. "Есть все основания верить, что со временем эволюционная парадигма по­зволит установить генетическую связь между структурными уровнями существования материальных систем, подобно тому как дарвиновская теория эволюции позволила установить такую связь между живой и неживой природой. Как замечает И. Пригожин, «жизнь при нашем подходе перестает противостоять «обычным» законам физики. Впредь физика с полным основанием может описывать структуры, как формы адаптации к внешним условиям»[3]. Аналогичным образом оценивает перспек­тиву синергетического подхода Г. Хакен. Он говорит о возможности развития концепции «обобщенного дарвинизма, действие которого распространяется не только на органический, но и на неорганический мир...»[4]

Возникновение синергетики в значительной степени стимулирова­ло исследования в области теории происхождения жизни. Так, запад­ный ученый М. Эйген, опираясь на исследования И. Пригожина, развил принципиально новую теорию биогенеза.[5]

Можно утверждать, что именно синергетика на настоящий момент является наиболее общей теорией самоорганизации. Она формулирует общие принципы самоорганизации, действительные для всех структурных уровней материи, на языке математики описывает механизмы структурогенеза, в ее рамках способность к самоорганизации выступает как атрибутивное свойство материальных систем.

Синергетика – (греч. sinergeia – совместное действие) – одно из ведущих направлений современной науки, представляющее собой естественнонаучный вектор развития теории нелинейных динамик в современной культуре. Представлено такими исследователями, как Г. Хакен, Г. Николис, И. Пригожин, А. Баблоянц, С. Вейнберг, П. Гленсдорф, Р. Грэхем, К. Джордж, Р. Дефэй, Дж. Каглиоти, М. Курбейдж, С.П. Курдюмов, Л. Лугиато, Х. Майнхардт, К. Манцер, Б. Мизра, Дж. С. Николис, К. Николис, Л. Розенфельд, М. Стадлер, Дж.М.Т. Томпсон, Дж.В. Хант, Ф. Хенин и другими.

Формирование синергетического мировоззрения в контексте естествознания рассматривается многими авторами как вызывающее парадигмальные трансформации современной естественнонаучной традиции и интерпретируется в качестве новейшей научной революции (В. Крон, Дж. Кюпперс, Н.Н. Моисеев, Х. Навотны и др.; согласно мнению Тоффлера, идеи синергетики «играют центральную роль в последней по времени научной революции»).

Развитие синергетики реализует себя в нескольких направлениях, в силу чего синергетическая исследовательская традиция представлена в современной культуре в нескольких различных версиях своей интерпретации, в силу чего могут быть зафиксированы и различные модели методологического осмысления синергетической исследовательской стратегии:

1. модель, предложенная школой Г. Хакена;

2. модель, связанная с именем И. Пригожина (Брюссельский Свободный университет и американская синергетическая школа);

3. модель российской школы синергетиков во главе с С.П. Курдюмовым (НИИ им. М.В. Келдыша и Института математического моделирования РАН, Московский государственный университет и др.).

В основе специфики трактовки российскими учеными сущности синергетической парадигмы лежит особое отношение к проблеме детерминизма и акцентирование внимание на процессах, протекающих в режиме «с обострением» (blow up). Вместе с тем, обнаруживая при сравнении значимые интерпретационные расхождения (вплоть до того, что сам термин «синергетика», предложенный Г. Хакеном, практически не употребляется в работах авторов, принадлежащих к школе И. Пригожина, заменяясь понятием «неравновесная термодинамика»), данные модели не являются ни альтернативными, ни – тем более – взаимоисключающими друг по отношению к другу. Согласно новейшим исследованиям, единство фундаментальных оснований названных научных направлений позволяет говорить о синергетической парадигме в современном естествознании как о едином явлении.

Синергетику можно определить как концепцию неравновесной динамики или теорию самоорганизации нелинейных динамических сред, задающую новую матрицу видения объекта в качестве сложного (Г. Николис, И. Пригожин). Фундаментальным критерием «сложности» в синергетике выступает показатель не статического характера (многоуровневость структурной иерархии объекта и т.п.), но показатель сугубо динамический, - а именно: наличие имманентного потенциала самоорганизации. По оценке Г. Николиса и Пригожина, если центральным предметом анализа синергетики является «рождение сложного», то критерием сложности для нее выступает то, что в исследуемой системе «при определенных условиях могут возникать макроскопические явления самоорганизации». Синергетика исследует класс систем, находящихся за пределами термодинамического равновесия (т.е. сильно неравновесных), - Пригожин и И. Стенгерс определяют предметный ареал синергетики как локализующийся «вдали от равновесия». Определяя равновесное состояние объекта А. Баблоянц отмечает, что в том случае, когда «энтропия изолирует часть материи, которая обладает совокупностью свойств и называется системой, увеличивается и достигает конечной максимальной величины», система входит в такой режим функционирования, что «при этом значении энтропии возможность изменений исчезает, и говорят, что система находится в равновесном состоянии». В этой ситуации действующие на систему возмущения (как внешнего, так и внутреннего характер) затухают во времени, т.е. по определению Г. Николиса и Пригожина, «не оставляют следов в системе», состояние которой в этом случае рассматривается как «асимптотически устойчивое». Однако возможны нестационарные состояния системы, т.е. такие, в которых не успевает установиться равновесное состояние, в этой ситуации система характеризуется неустойчивостью по отношению к собственным начальным параметрам и, как зафиксировано Дж.М.Т. Томпсоном и Дж.В. Хантом, экспоненциальной тенденцией к дивергенции (показательной тенденцией к отклонению). Данная тенденция, однако, реализует себя в пределах достаточно четко ограниченной сферы возможности, т.е. неустойчивость означает «случайные движения внутри вполне определенной области параметров» (С.П. Курдюмов).

Становление синергетической парадигмы в естествознании привело к открытию «превалирования неустойчивостей»: по формулировке Г. Николиса и И. Пригожина, в целом, «мы живем в мире неустойчивых процессов». Собственно, именно исследование неравновесных состояний привело теорию динамических систем к «открытию новых фундаментальных свойств вещества в условиях сильного отклонения от равновесия»: эти фундаментальные свойства заключаются в том, что при прохождении точек неустойчивости в самих различной по своей природе исследуемых средах обнаруживается свойство перехода к так называемому состоянию сложности, т.е. в этих средах «при определенных условиях могут возникать макроскопические явления самоорганизации в виде ритмически изменяющихся во времени пространственных картин».[6] Таким образом, синергетикой, по словам Г. Хакена, «исследуются явления, происходящие в точке неустойчивости, и определяется та новая структура, которая возникает за порогом неустойчивости», на основе чего синергетике удается установить универсальные и «глубокие аналогии», которые «проявляются между совершенно различными системами при прохождении ими точек возникновения неустойчивости». Иными словами, сложность, по оценке И. Пригожина и И. Стенгерс, отныне рассматривается не как исключение, а как общее правило. На этой основе синергетика формулирует свой основополагающий тезис, заключающийся в том, что на всех уровнях структурной организации бытия именно неравновесность выступает условием и источником возникновения «порядка» (по оценке Пригожина и И. Стенгерс, именно «неравновесность есть то, что порождает «порядок из хаоса»»). Соответственно, предметом синергетики выступает «зарождения упорядоченности» или «самопроизвольная организация материи, которая возможна только в неравновесных системах» (А. Баблоянц).

Фундаментальным свойством исследуемых синергетикой объектов выступает их сложность. Под сложностью синергетика понимает способность к самооргнизации, усложнению свойств пространственно временной структуры на макроскопическом уровне в силу происходящих на микроуровне изменений. Так, например, классическим эмпирическим полем синергетических исследований выступает механика жидких сред и, прежде всего, неравновесная гидродинамика. В базовом для синергетики опыте описано явление конвективной неустойчивости (или неустойчивости Бенара) в горизонтальном слое жидкости с вертикальным градиентом температуры: за критическим значением предлагаемого градиента в данной системе возникает визуально наблюдаемая макроструктура, т.е. решетка конвекционных ячеек (или ячеек Бенара) размером приблизительно 1021 молекулы, - жидкость в горизонтально ориентированных ячейках приходит во вращение (последовательно – то по часовой стрелке, то против нее); в тонком слое раствора возникает так называемый «волновой фронт», внутри которого обнаруживают себя «пейсмейкеры», т.е. беспорядочно разбросанные источники волн, дающие визуально наблюдаемую картину концентрируемых вокруг этих пейсмейкеров колец, спиралей, концентрических окружностей («мишеней»), многошаговых спиралей и т.п. В русскоязычной литературе данные источники динамики волн получили название «ведущих центров». Таким образом, описываемая термодинамическая система обретает пространственно-структурную и темпоральную определенность: «микроскопическое конвективное течение, которое, если верть принципу порядка Больцмана, обречено на вырождение, …вопреки ему усиливается и завладевает всей системой, спонтанно устанавливается новый молекулярный порядок» (Пригожин и И. Стенгерс), т.е. визуально наблюдается макроструктура. Гипнотический «миниатюрный наблюдатель», двигаясь относительно ячеек вектора, уже мог бы зафиксировать различия точек пространства и, соответственно – при смене направления конвекционного движения, - и моментов времени (Г. Николис, Пригожин).

Аналогичная картина наблюдается при исследовании неустойчивости Тейлора: если определенная жидкость помещена между двумя вращающимися цилиндрами, то после нарушения стационарного состояния (когда скорость вращения цилиндров либо градиент температуры превышают критическую отметку) гидросреда обретает макроскопическую структуру (вихри Тейлора).

Значительную роль в формировании основоположений синергетики сыграло изучение реакции Белоуслова-Жаботинского (реакция БЖ), которая состоит в окислении органической (малоновой) кислоты броматом калия в присутствии катализатора (марганца, церия или ферроина). Макроскопическим проявлением этой реакции являются так называемые «химические часы», т.е. временные последовательности осцилляции исходно бесцветной жидкости с красного цвета на голубой, каждый раз предъявляющие (после соответствующего периода стабилизации) четко фиксированную пространственную макроструктуру, причем при использовании различных катализаторов реакция БЖ демонстрирует различные типы пространственных структур: спирали, многоходовые спирали, «мишени» и т.п. Иными словами, данная химическая реакция дает возможность «для измерения времени с помощью внутренней динамики системы» (Пригожин и И. Стенгерс).

Аналогичные явления были исследованы Р. Грэхемом и Г. Хакеном при изучении феномена фазовых переходов в лазерах, рассматриваемых в качестве систем, функционирующих в состоянии, далеком от состояния равновесия.

Изоморфная ситуация была зафиксирована при исследовании и биологических явлений, - например, жизненного цикла амёбы, включающего в себя такую стадию, как агрегация слизевиков (Dictyostellium disciodium). Если ресурс трофики истощается, одноклеточные организмы кооперируются, причем некоторые клетки выполняют функцию своего рода пейсмейкеров («центров агрегации»), периодически выделяя в среду специальное вещество («сигнал для сообщества»), другие же клетки словно «чувствуют» направление градиента и мигрируют к центру. При этом пространственная картина процесса агрегации (спиральные волны или концентрические окружности) фактически изоморфна картине, образованной ячейками Бенара. На основе этого хемотаксиса возникает многоклеточная колония, демонстрирующая, подобно организму, клеточную дифференцировку как аналог морфогенеза.

Необходимым условием самооргнизационных процессов упорядочивания неравновесной системы является ее незамкнутость, что выступает как одна из важнейших характеристик исследуемых синергетикой объектов, а именно: открытость по отношению к окружающей среде.

Применительно к неравновесным средам справедливо утверждение, что каждая точка такой среды является источником и стоком энергии, т.е. система осуществляет постоянный и взаимный энергообмен с внешней по отношению к ней средой (при этом следует отметить, что реально все наличные системы являются открытыми). Как отмечено Г. Николисом и Пригожиным, неравновесные состояния «связаны с неисчезающими потоками между системой и внешней средой». Поскольку явления самоорганизации, исследуемые синергетикой, связаны с падением уровня энтропии в тех или иных фрагментах среды, постольку очевидно, что процессы подобной локальной упорядоченности осуществляются за счет притока энергии извне, т.е. «за счет близлежащих областей»: «система должна быть открытой и постоянно обмениваться веществом и энергией с окружающей средой» (А. Баблоянц).

Однако это общее положение существенно дополняется в синергетике идеей зависимости специфики возникающих структур от особенностей параметров среды: в неравновесных условиях система начинает реагировать на факторы, которые в равновесном ее состоянии выступают по отношению к ней как индифферентные. Например, в сильно неравновесных условиях химические реакции оказываются восприимчивыми к фактору гравитации: «в сильно неравновесных условиях… системы начинают «воспринимать» внешние поля, например, гравитационное поле, в результате чего появляется возможность отбора конфигураций» (Пригожин, Стенгерс). Более того, изменение параметров может в корне изменить пути и механизмы самоорагизационных процессов в неравновесных средах. Так, при экспериментально варьируемых условиях одна и та же исследуемая система может демонстрировать вообще различные формы самоорганизации: химические часы, устойчивую пространственную дифференциацию, образование волн химической активности на макроскопических расстояниях и т.п.

На основании этого синергетика делает фундаментальное обобщение, заключающееся в том, что «в сильно неравновесных условиях достоверно установлено весьма важное и неожиданное свойство материи: впредь физика с полным основанием может описывать структуры как формы адаптации системы к вешним условиям» (Пригожин, Стенгерс).

В основе исследуемых синергетикой явлений самоорганизации лежит феномен так называемой «кооперации» молекул: «в равновесном состоянии молекулы ведут себя независимо: каждая из них игнорирует остальные. Такие независимые частицы можно было назвать гипнонами («сомнасбулами»). Каждая из них может быть сколь угодно сложной, но при этом «не замечать» присутствия остальных молекул. Переход в неравновесное состояние пробуждает гипноны и устанавливает когерентность, совершенно чуждую их поведению в равновесных условиях» (Пригожин, Стенгерс). То есть если в равновесном состоянии системы «сложность» ее частиц имплицитна (по выражению Пригожина, «обращена внутрь»), то вдали от равновесия она «проявляется снаружи», - конституируется, согласно синергетике, «один из простейших механизмов связи (communication)» (Пригожин, Стенгерс).

В «Философии нестабильности» Пригожин отмечает, что «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 же от равновесия каждая часть системы «видит» всю систему целиком. Можно сказать, что в равновесии материя слепа, а вне равновесия прозревает». Например, применительно к химическим реакциям это проявляется в том, что, по описанию А. Баблоянц, «при удалении от состояний химического равновесия… химические реакции «оживают». Они чувствуют время, распознают информацию, различают прошлое и будущее, правую и левую стороны. Реакции могут проявлять различные формы самоорганизации, например, образовывать мозаичные структуры».

С точки зрения гипотетического "ми­ниатюрного наблюдателя", якобы по­мещенного в такую среду, это озна­чает, что при равновесном состоянии последней "ему безразлично занима­емое им положение. Или по-друго­му — нет внутренних возможностей, которые позволили бы ему воспри­нять понятие пространства", что, по оценке Г. Николиса и Пригожина, "делает в конечном счете тожде­ственными и все моменты времени". Что же касается неравновесного со­стояния среды, то "когерентное по­ведение молекул", организующихся в макроструктуру, позволяет гипоте­тическому внутреннему наблюдате­лю зафиксировать — при движении от молекулы к молекуле (сквозь ячейки Бенара, например) — диффе­ренциацию пространства и, соответ­ственно, течение времени. Именно в данном случае система может быть оценена как сложная. — Исходя из этого, " тот факт, что ограниченное число частиц может демонстриро­вать когерентное поведение, несмот­ря на... случайное движение каждой из частиц", оценивается Г. Николисом и Пригожиным в качестве одно­го из основных свойств, характери­зующих возникновение сложного поведения".

Таким образом, внутри системы, находящейся в неравновес­ном состоянии, проявляются дальнодействующие корреляции, и сис­тема начинает вести себя как целое: "частицы, находящиеся на макро­скопических расстояниях друг от друга, перестают быть независимы­ми", — собственно, ячейки Бенара, например, и есть "конвекция, соот­ветствующая когерентному, т. е. со­гласованному движению ансамблей молекул" (Пригожий и И. Стенгерс). По оценке А. Баблоянц, "кооперация на молекулярном уровне лежит в ос­нове нескольких типов надмолеку­лярной организации материи, кото­рая в противном случае проявляла бы признаки полнейшего хаоса". Анало­гично, при исследовании лазерных систем, Г. Хакеном было отмечено, что вблизи точки возникновения не­устойчивости можно обнаружить существенное различие между ус­тойчивыми и неустойчивыми кол­лективными движениями (модами): "устойчивые моды подстраиваются под неустойчивые и могут быть ис­ключены. В общем случае это приво­дит к колоссальному уменьшению числа — степеней свободы (упорядо­чиванию. — М. М.). Остающиеся не­устойчивые моды служат в качестве параметров порядка, определяющих макроскопическое поведение систе­мы". Возможность демонстрации когерентного поведения огромным числом частиц выступает для синергетики фундаментальным критерием слож­ности как таковой.

Представленное Г. Хакеном название новой дисцип­лины — "синергетика" — инспирировано имен­но тем обстоятельством, что в основе исследуемых этой дисциплиной фе­номенов самоорганизации лежит, по определению Г. Хакена, "совме­стное действие многих подсистем, в результате которого на макроско­пическом уровне возникает структура и соответствующее функционирова­ние". Важно, что кооперация подси­стем какой-либо системы проявляет себя как подчиненная выявленным синергетикой универсальным принципам — не­зависимо от природы этих подсистем: элементы абиотических сред образу­ют упорядоченные макроструктуры; одноклеточные организмы могут коммуницировать в пределах обширных территорий посредством специфиче­ских сигналов; кооперативные связи лежат в основе функционирования многоклеточного организма, причем каждый орган демонстрирует их в той же мере, что и организм в целом (например, работа головного мозга оценивается синергетикой как "шедевр коопе­рирования" клеток), — и, собственно, наличие кооперативных зависимос­тей трактуется синергетикой как необходимое основание для идентификации сис­темы в качестве биологической.

Ис­ходя из этого, синергетикой моделируется новая версия космогенеза, в частности, по­лагается, что "в момент образования материи Вселенная должна была на­ходиться в неравновесных условиях, поскольку в состоянии равновесия из закона действия масс... следова­ло бы количественное равенство ма­терии и антиматерии" (Пригожин, И. Стенгерс). Как отмечено П. М. Алленом, Дж. Энгеленом, М. Санглиером и др., подобный подход радикально меняет традиционные представления о соотношении микро- и макроуров­ней организации материи и, соответ­ственно, между микроскопическим и макроскопическим уровнями опи­сания, ориентированными на различ­ные понятийные системы и принципы. (В целом, идея фундаментального единства микро- и макроуровней описания системы становится аксиологически акцентированной в совре­менном естествознании: в 1965 Но­белевская премия была присуждена Л. Онзагеру за установление взаимо­связи между микро- и макроскопи­ческим подходами к исследованию обратимых процессов, в 1977 — Пригожину за исследования в облас­ти самоорганизации необратимых процессов.)

Как отмечает Г. Хакен, "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.". Так, на материале анали­за ферромагнетиков показано, что когда на микро- (атомном) уровне магнитные силы неупорядочены, — магнитные моменты взаимно унич­тожаются. Однако при достижении порогово низкой температуры "упо­рядочивание на микроскопическом уровне является причиной появле­ния на макроскопическом уровне но­вого свойства материала".

С другой стороны, Пригожин и И. Стенгерс формулируют идею обратной связи между возникающими в результате трансформаций на микроуровне ма­кроструктурами и процессами мик­роскопического порядка: "одной из наиболее важных проблем является возникающая в итоге обратная связь между макроскопическими и микро­скопическими событиями: макро­скопические структуры, возникаю­щие из микроскопических событий, должны были бы в свою очередь при­водить к изменениям в микроскопи­ческих механизмах".

В этом контексте одним из важнейших мировоззрен­ческих выводов из синергетической концепции является вывод о фунда­ментальном единстве микро- и мак­ромира: по формулировке Н. Н. Мо­исеева, моделирующего на основе синергетических принципов концеп­туальную схему эволюции универсу­ма, "Вселенная представляет собой единую целостную систему". Одна­ко — при всем фундаментальном он­тологическом единстве и взаимной детерминированности микроскопи­ческих и макроскопических процес­сов в самоорганизующихся систе­мах — макроописание последних ни в коем случае не сводимо к их мик­роописанию: так, в частности, элект­рохимические процессы головного мозга, с одной стороны, и "ансамбли мыслей" — с другой, являют собой две системы, сколь тесно взаимо­связанных друг с другом, столь же и принципиально друг к другу несводимых (Г. Хакен). Столь же зна­чимым мировоззренческим выводом синергетической исследовательской традиции выступает идея самодоста­точности креативного потенциала неравновесных систем для эволюци­онных трансформаций и морфогене­за.

На I Международной конферен­ции Немецкого Общества Сложных Систем (октябрь 1997) отмечалось, что применительно к самоорганизу­ющейся системе "мы можем наблю­дать феномен циклической причин­ности: с одной стороны, элементы "порабощены" параметрами поряд­ка, а с другой — элементы определя­ют поведение параметров порядка". Это фактически означает, что, по формулировке Н. Н. Моисеева, "са­моразвитие, самоорганизация этой системы происходят, во всяком случае, до поры до времени, при отсут­ствии направляющего начала" ( таким образом, синергетическое виде­ние мира фактически закладывает основы новой концепции детерми­низма.

Метафорически обозна­чая процессуальность исследуемой предметности как "порядок из хаоса", синергетика вводит понятие хаоса в число фунда­ментальных для своего категориально­го аппарата. — Исходная не­упорядоченность анализируемых сред определяется Г. Николисом и Пригожиным как "хаотическая динами­ка", причем в данном случае речь идет не о хаотическом поведении элементов, но — всей системы, поня­той в качестве целого. По оценке А. Баблоянц, "говоря о хаотическом или турбулентном поведении, мы име­ем в виду не движение отдельных молекул, а хаотическое (неустойчи­вое, рассеянное и т. п.) поведение всей массы". Если, согласно второму началу термодинамики, увеличение энтропии ассоциируется с увеличе­нием неупорядоченности, а энтропия является своего рода "мерой степени беспорядка", то понятия "энтропии" и "хаоса" сопрягаются между собой: поскольку (как было показано в свое время Больцманом) "абстрактное макроскопическое понятие "энтро­пии" может являться мерой молеку­лярной упорядоченности", постольку "слово "энтропия" сегодня употребля­ется... как синоним "хаоса" (А. Баб­лоянц). Исходя из этого, исследуе­мый объект рассматривается синергетикой как "сверхсложная, бесконечномерная, хаотизированная на уровне элемен­тов... среда (среда, которая ведет се­бя по-разному в каждом локосе)" (С. П. Курдюмов).

Однако важней­шим моментом осмысления в синергетике по­нятия " хаос " является акцентировка неоднозначности его соотношения с энтропией: оценивая синергетическую естественнонаучную парадигму, Тоффлер отмечает, что в контексте последней " энтропия — не просто бе­зостановочное соскальзывание сис­темы к состоянию, лишенному какой бы то ни было ориентации, при опре­деленных условиях энтропия стано­вится прародительницей порядка ". Так, по утверждению Пригожина, "сегодня мы знаем, что увеличение энтропии не сводится к увеличению беспорядка, ибо порядок и беспоря­док возникают и существуют одно­временно". И дело здесь не только в наличии различных систем отсче­та, дающих нам понять, что "поря­док и беспорядок сосуществуют как два аспекта одного целого и дают нам различное видение мира". Клас­сическим для синергетики является в данном случае пример Пригожина о нали­чии двух взглядов на Венецию: с од­ной стороны — с высоты птичьего полета (макроописание), когда от­крывается панорама упорядоченной городской структуры, с другой — из­нутри (описание на микроуровне), когда городская жизнь предстает как хаотическое движение.

Помимо этого, в интерпретации хаоса синергетическая парадигма делает акцент не на аспектефеноменологи­ческого отсутствия наличной упоря­доченности, но на аспекте потенци­альной эволюционной креативности, имманентной возможности станов­ления нового "порядка" (упорядо­ченности). Г. Николис и Пригожин вводят в этом контексте понятие "рождения сложного"; согласно ба­зовой формулировке российской синергетической школы, "сплошная среда потенциально содержит в себе различные виды локализации про­цессов (различные виды структур). Среда есть некое единое начало, вы­ступающее как носитель различных форм будущей организации, как по­ле неоднозначных путей развития" (Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов).

В рамках синергетического видения реальности хаос выступает в качест­ве физического обеспечения нерав­новесности, т. е. — соответствен­но — как фактор самоорганизации. Синергетикой показано, что в соответствующих условиях (вдали от равновесия) мо­жет происходить автономная само­организация материи, т. е. достиже­ние более упорядоченного состояния с резким понижением энтропии, — переход к "порядку" от (а главное — из) хаоса. По формулировке Г. Хакена, "во многих случаях самоорганиза­ция возникает из хаотических состо­яний", т. е. именно "из хаотических состояний возникают высокоупорядоченные пространственные, вре­менные и пространственно-времен­ные структуры". Таким образом, по оценке Е. Н. Князевой и С. П. Курдюмова, "хаос на микроуровне — это не фактор разрушения, а сила, выво­дящая на... тенденцию самострукту­рирования нелинейной среды".

Так, А. Баблоянц отмечается "жизнеподобное поведение" химической реак­ции: "при удалении от состояния хими­ческого равновесия —...химические реакции "оживают". Они "чувству­ют" время, распознают информа­цию, различают прошлое и будущее, правую и левую стороны. Реакции могут проявлять различные формы самоорганизации, например, образо­вывать мозаичные структуры. Если же воздействовать на них слишком сильно, реакции начинают "прояв­лять нерешительность", их пове­дение становится хаотичным, или "нерациональным". Г. Николис и Пригожин при оценке креативности процесса самоорганизации говорят о "неравновесных переходах" как о "сходных с зародышеобразованием". По оценке Пригожина, в целом, "что касается современного мира, то... космология теперь все мирозда­ние рассматривает как в значитель­ной мере беспорядочную — а я бы сказал, как существенно беспорядоч­ную среду, в которой выкристалли­зовывается порядок".

Поскольку синергетикой исследуются механизмы перехо­да неравновесной системы от хаоса к "порядку", т. е. к образованию ма­кроскопических структур (морфогенез) или к движению с малым чис­лом степеней свободы (упорядочен­ное движение), то современная синергетика, как было отмечено на I Международ­ной конференции Немецкого Обще­ства Сложных Систем, рассматрива­ет себя как "теория хаоса". Согласно интегральной формулировке Пригожина, "порядок и беспорядок... оказываются тесно связанными — один включает в себя другой. И эту констатацию мы можем оценить как главное изменение, которое проис­ходит в нашем восприятии универ­сума сегодня".

Поливариантность самоорганизационных процессов обусловливает такое свойство иссле­дуемых синергетикой систем, как их нелиней­ность. По формулировке Пригожина, "в ситуации, далекой от равновесия, дифференциальные урав­нения, моделирующие тот или иной природный процесс, становятся не­линейными, а нелинейные уравне­ния обычно имеют более чем один тип решений". Более того, "уравнения, описывающие самоорганизацию, — существенно нелинейные уравнения" (Г. Хакен). При аппликации этих су­губо математических формулировок на реальность их онтологический смысл может быть эксплицирован следующим образом. В равновесном состоянии для соответствующей сис­темы возможен лишь один вариант эволюционного движения, предпо­лагающий, что состояние системы в момент времени Т_п обусловлено ее состоянием в момент времени T_n-1 и, в свою очередь, обусловливает со­стояние T_n+1 (и потому перспективы эволюции вполне прогнозируемы). В целом, описанные линейными уравнениями процессы А. Баблоянц характеризует как таковые, при ко­торых "все дальнейшие возможнос­ти и изменения устраняются ".

При ретроспективном рассмотрении сфера возможного и сфера действи­тельного для линейно развивающей­ся системы оказываются практичес­ки изоморфными в содержательном отношении, — что же касается аль­тернативных версий развития, то они артикулируются как невозмож­ные. В отличие от этого, множество качественно различных решений не­линейных уравнений онтологически соответствует "множество путей эво­люции системы, описываемой эти­ми уравнениями" (Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов). В соответствии с этим, переход системы из состояния, соответствующего моменту Т_п, в со­стояние, соответствующее Т_п+1, рас­сматривается не как результат однозначно каузального причинения, но как интегральный итог пересечения различных тенденций, конкретные конфигурации которого в момент Т_п зависят не только от исходного со­стояния системы (состояния в мо­мент Т_п-1), но и от случайных фак­торов, возникающих в контексте взаимоналожения указанных тен­денций, а потому оказываются прин­ципиально непредсказуемыми (тем самым синергетика дистанцируется от традиционно, т. е. линейно, понятого детерминизма, зачастую дистанци­руясь в обрисованном контексте и от самого термина "детерминизм"). В современной интерпретации нелинейности последняя предполагает, что направленность интерпретируется не в качестве континуального причинно-следственного вектора, а как результат случайного пересечения (взаимоналожения) не имманентно не связанных друг с другом; событийных потоков. Применительно к синергетике данная презумпция оказывается, по оценке К. Хасейна, Дж. Гукенхеймера, Ф. Холмеса и др., непросто важнейшей, но основополагающей, фундируя собой идею о новом статусе феномена случайности.

Если в рамках линейной парадигмы случайные факторы могли интерпретироваться в качестве внешних и несущественных помех реализации доминантного вектора эволюции, которыми можно было пренебречь, то в рамках анализа нелинейных систем именно случайные флуктуации, понятые в качестве имманентных по отношению к рассматриваемой системе, оказываются одним из решающих факторов эволюции. В целом, как очевидность разницы статуса необходимости и случайности, так и жесткая оппозиция последних теряют в ситуации нелинейности свой смысл: семантическая и детерминационная значимость тех или иных эволюционных факторов утрачивает онтологический статус и оказывается в зависимости от системы отсчета. Так, в С. как имеющей своим предметом сложные процессы, характеризующиеся нелинейностью развития, идеи кросс-каталитического пересечения событийных потоков и случайной флуктуации выступают, по оценке Дж. Д. Мюррея, Р. Эннса и др., в качестве фундаментальных.

Как отмечают Г. Николис и Пригожин, в линейной системе результат действия двух различных факторов равен суперпозиции каждого из них, взятого отдельно, в то время как "в нелинейных системах небольшое увеличение внешнего воздействия может привести к очень сильным эффектам, несоизмеримым по амплитуде с исходным воздействием". В этом отношении синергетическая парадигма демонстрирует не только презумпцию снятия альтернативы между необходимостью и случайнос­тью, но также и альтернативы между внутренним и внешним: на основе анализа конкретных неравновесных систем.

Синергетика выявляет, что " приспособ­ляемость (к изменениям параметров внешней среды. — М. М.) и пластичность поведения — два основных свойства нелинейных динамических систем " (Г. Николис, Пригожий). В качестве важнейшего момента нелинейных динамик выступает поливариантность протекания процессов, предполагающая наличие не только различных форм самоорганизации системы, но и эволюционных альтернатив. По оценке российских синергетиков, в мировоззренческом плане идея нелинейности может быть эксплицирована посредством:

идеи многовариантности, альтерна­тивности путей эволюции;

идеи вы­бора из данных альтернатив;

идеи темпа эволюции и идеи необратимос­ти эволюции (Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов).

Важно, что исследуемые синергетикой возможности альтернативных вер­сий развития, обеспечивающие ука­занный онтологический плюрализм универсума, не даны изначально, но возникают в ходе самого процесса эволюции системы: "парадоксально, но в одной и той же среде без измене­ния ее параметров могут возникать разные структуры, разные пути ее эволюции... Причем это происхо­дит... не при изменении констант среды, а как результат саморазвития процессов в ней", — таким образом, "нелинейность означает возможность неожиданных, называемых в фило­софии эмерджентными, изменений направления течения процессов", — в этом отношении эволюционный процесс предстает в синергетике как своего ро­да "блуждание по полю путей разви­тия" (Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов). В подобной ситуации любая попытка формулировки невероятностного про­гноза, ориентированного на теорети­ческое моделирование будущих со­стояний системы, исходя из данных о настоящем ее состоянии — по фор­мулировке Е. Н. Князевой и С. П. Курдюмова, прогноз "от наличного", — рассматривается синергетикой не только как неадекватная, но и как некоррект­ная.

Как отмечает А. Баблоянц, "со­временные химики обнаружили, что реакции не всегда предсказуемы". Соответственно этому, для синергетики свойст­венно рассматривать самоорганизу­ющуюся систему как специфичес­кий вероятностный по своей природе объект. — По оценке Пригожина и И. Стенгерс, синергетический ра­курс видения объекта основан на том, чтобы "представить систему ан­самблем точек, т. е. "облаком то­чек", соответствующих различным динамическим состояниям, совмес­тимым с той информацией о системе, которую мы знаем. Каждая область фазового пространства может содер­жать бесконечно много представля­ющих точек. Их плотность служит мерой вероятности найти рассматри­ваемую систему в данной области".

Фундаментальным механизмом, обес­печивающим реализацию нелиней­ности развития, выступает в синергетике би­фуркационный механизм (явление бифуркации было впервые описано Л. Эйлером при исследовании фено­мена равновесия нагруженной ко­лонны; в математическом контексте термин "бифуркация" в свое время использовал А. Пуанкаре). — Если в равновесном (или слабо неравновес­ном) состоянии применительно к ис­следуемой системе может быть зафик­сировано лишь одно стационарное состояние, то при удалении от равно­весия (в сильно неравновесном со­стоянии) при определенном значе­нии изменяемого параметра система достигает так называемого порога устойчивости, за которым для системы открывается несколько (более, нежели одна) возможных ветвей развития. Математически это означает, что за­висимость решения соответствую­щего уравнения от избранного па­раметра становится неоднозначной. Именно указанное критическое зна­чение градиента и называется точкой бифуркации (англ. fork — вилка: би­фуркационная диаграмма, действи­тельно имеет форму вилки). Это оз­начает, что система бистабильна, т.е. может иметь два устойчивых стаци­онарных состояния: по наблюдению А. Баблоянц, "эта ситуация напоми­нает бегуна, который покинул свой дом и достиг пересечения трех дорог. Прямая дорога продолжается через шаткий мостик. Если бегун будет продолжать путь через мостик, он может потерять равновесие и упасть на одну из "твердых" дорог, пересе­кающихся под ним". Таким образом, бифуркационный переход — это объ­ективация (выбор системой) одного из возможных вариантов развития, каждый из которых предполагает переход системы в состояния, ради­кально отличные от исходного.

Это позволяет артикулировать ситуацию бифуркационного перехода как си­туацию резкой (как в темпоральном, так и в содержательном плане) смены характера процесса (Н. Н. Моисеев говорит в этом контексте о "быстрой, коренной перестройке характера развития системы"). Соответственно этому, и "смена пространственно-временной организации объекта" осуществляется, согласно Пригожину, именно в точках смены "типов решений, т. е. в точках бифуркаций". Возможны и более сложные ситуации, предполагающие взаимодействие между ответвившимися решениями (версиями развития), что порождает явление вторичной, третичной и т. д. бифуркации, задавая так называемые "каскады бифуркаций", раскрываю­щие целый веер возможных путей эволюции системы. Общей законо­мерностью является прямая зависи­мость количества бифуркационных разветвлений процесса от уровня слож­ности реализующей этот процесс си­стемы: чем она сложнее, тем больше бифуркационных развилок будет на ее пути.

Р. Томом исследуются также "катастрофические множест­ва", т. е. множества, всецело состоя­щие из точек бифуркации. Однако уже первичная бифуркация вери­фицирует эволюционный процесс, обусловливая его принципиальную нелинейность и поливариантность. Феномен бифуркации оказывается в центре исследований по синергетике, ибо би­фуркация, по оценке Г. Николиса и Пригожина, является "источником инновации и диверсификации, по­скольку именно благодаря ей в сис­теме появляются новые решения". По оценке Д. Саттингера, Дж. Джусса, Д. Джозефа и др., бифуркационная теория лежит в самом основании синергетической исследовательской парадигмы. В целом, теория бифур­каций представляет собой одну из приоритетных областей современной науки, развиваемой чрезвычайно ин­тенсивно и апплицируемой на различ­ные предметные области.

Соглас­но общему выводу Н. Н. Моисеева, "стохастичность мира вкупе с суще­ствованием бифуркационных меха­низмов определяют непредсказуе­мость эволюции и ее необратимость, а следовательно, и необратимость вре­мени. Все эти явления тесно связаны между собой". Точка бифуркации вы­ступает одновременно и в качестве точки максимальной чувствительно­сти системы как ко внешним, так и ко внутренним импульсам. Так, ка­залось бы, при заданном наборе па­раметров система фактически ин­дифферентна к выбору одного пути из двух или более возможных. Одна­ко реально, как отмечают Пригожин и И. Стенгерс, несмотря на то, что "можно было бы ожидать, что при мно­гократном повторении эксперимента при переходе через точку бифуркации система в среднем в половине случа­ев окажется в эволюционном разви­тии по одной из возможных ветвей (версий), а в половине — по другой, но этого не происходит: фундаменталь­ные симметрии оказываются прин­ципиально нарушенными".

Так, на­пример, в бифуркационной точке усиливается роль внешних воздейст­вующих на систему полей. В частно­сти, система начинает реагировать на гравитационные или магнитные поля, будучи в стационарном состоя­нии безразличной по отношению к ним. В данном случае имеет место то, что в синергетике называют "вынужденной" (т. е. индуцированной внешним по­лем) бифуркацией: "как и прежде, вблизи критического значения... уп­равляющего параметра может про­изойти самоорганизация. Но теперь одна из возможных структур пред­почтительнее другой и подлежит отбору" (Пригожин, И. Стенгерс). Вблизи бифуркационной точки сильно неравновесная система оказывается особо чувствительной и к незначи­тельным флуктуациям ("нарушени­ям" или "возмущениям") того или иного параметра (условия) процесса; по определению Г. Николиса и Пригожина, "событие, происходящее в системе случайно и локально изменя­ющее (в общем случае слабо) некото­рые из ее характеристик и свойств, называется возмущением". В равно­весных состояниях действие второго начала термодинамики нейтрализу­ет действие флуктуации, неизменно заставляя систему возвращаться к исходному (стационарному) состоя­нию. Собственно, устойчивым со­стоянием системы и называют такое "состояние, когда... действующие...возмущения затухают во времени, "не оставляя следов в системе" (Г. Николис); Г. Хакен описывает эту ситуа­цию в терминах "принципа подчине­ния параметру порядка"; Пригожин и И. Стенгерс — в терминах "невосприимчивости системы к флуктуациям". Однако при подходе системы «вплотную к точкам бифуркации" ситуация меняется радикальным об­разом: "флуктуации становятся ано­мально сильными и закон больших чисел нарушается... Амплитуды флуктуаций имеют такой же порядок величины, как и средние макроскопи­ческие значения. Следовательно, различия между флуктуациями и средними значениями стираются" (Пригожий, И. Стенгерс). Это приводит к тому, что принцип подчинения параметру порядка перестает выполняться и, как фиксирует Г. Хакен, "первоначально устойчивая мода более не подчиняется параметру поряд­ка и становится неустойчивой", — на соответствующем графике "изобрази­тельная точка попросту перескакивает из одной области в другую".

Со­ответственно, флуктуации играют важнейшую роль в процессе самоорганизации: по оценке А. Баблоянц, "флуктуации имеют критическое значение для начала процесса самоорганизации однородного, но не устой­чивого состояния системы". Речь в данном контексте идет как о действующих на систему внешних флуктуациях, так и о самопроизвольных возмущениях внутри системы, в слу­чае чего процесс самоорганизации выступает, по формулировке Т. Райеста, Н. ван Кампенаи др., в качестве имеющего эндогенное происхожде­ние. Собственно, по оценке С. П. Курдюмова, в обрисованном контексте "может быть поставлена под вопрос сама воровская относительность к средствам наблюдения — этот якобы, продуцируемый гносеологический" (субъект-объектный) фактор в исследовании квантовомеханических ситуаций. Можно выдвинуть гипотезу об объективной, а не приборной ве­роятности". Принципиально важным в рамках синергетической парадигмы является то, что феномен флуктуации играет в процессах самоорганизации двоякую роль. С одной стороны, флуктуация инспирирует этот процесс, приводя систему в состоя­ние неустойчивости, — "существование неустойчивости можно рассматривать как результат флуктуации, которая сначала была локализована в малой части системы, а затем распространилась и привела к новому макроскопическому состоянию" (Пригожин, И. Стенгерс). С другой стороны, флуктуация и содержательно определяет результат самоорганизационного изменения системы. По­следнее обеспечивается за счет того, что в случае неравновесных процессов имеет место феномен так называ­емого "усиления флуктуации", отме­няющего действие закона больших чисел.

В российской школе синергетических исследований данный феномен получает название "разраста­ния малого". Классическим примером, используемым в синергетике для иллюстрации "усиления флуктуации", выступает сформулированный Г. Николисом и Пригожиным (и фактически по­вторяющий известный сюжет с ба­бочкой у Р. Брэдбери) тезис о том, что в принципе полет мухи в Кембридже (штат Массачусетс) может привести к общему изменению климата в Индии. В непосредственной близости от точек бифуркации в соответствую­щей системе наблюдается значи­тельное число флуктуации, и, по вы­ражению Пригожина и И. Стенгерс, система как бы "колеблется" перед выбором из возможных путей разви­тия, — в этом случае "небольшая флуктуация может послужить нача­лом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макроскопической си­стемы". Таким образом, малое воз­мущение в системе, находящейся вблизи бифуркационной точки, мо­жет привести к возникновению но­вого организационного порядка сис­темы (включая и самоорганизацию исходно гомогенной среды), — по­добный феномен фиксируется в синергетике посредством понятия "порядка через флуктуацию".

В своем предисловии к работе Пригожина и И. Стенгерс "Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой" Тоффлер сле­дующим образом описывает эту про­цедуру: "можно сказать, что вся сис­тема содержит подсистемы, которые непрестанно флуктуируют. Иногда отдельная флуктуация или комбина­ция флуктуации может стать (в ре­зультате положительной обратной связи) настолько сильной, что суще­ствовавшая прежде организация не выдерживает и разрушается. В этот переломный момент (который... на­зывают особой точкой или точкой бифуркации) принципиально невоз­можно предсказать, в каком направ­лении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или оно перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности". Таким образом, разработанные современной синергетикой концептуальные "модели "порядка через флуктуацию" открывают перед нами неустойчивый мир, в котором малые причины порождают большие следствия" (Пригожий, И. Стенгерс).

Отвечая на вопрос, каков механизм "выбора" системой того или иного пути развития из веера возможных, синергетика постулирует фундаментальный статус в этом процессе феномена случайности: "по какому пути пойдет дальнейшее развитие системы после того, как она достигнет точки бифуркации?...Каким обра­зом система "выбирает"? В этом выборе неизбежно присутствует элемент случайности: макроскопическое управление не в состоянии предсказать, по какой траектории пойдет эволюция системы. Не помогает и обращение к микроскопическому описанию... Перед нами — случай­ные явления, аналогичные броса­нию игральной кости" (Пригожин, И. Стенгерс).

Собственно, эволюция в этом контексте интерпретируется как процесс последовательных би­фуркационных переходов, в рамках которого, по выражению Тоффлера, "случайность возникает вновь и вновь, как феникс из пепла". Подобная ус­тановка означает формирование но­вого типа видения детерминационных процессов: по словам Пригожина и И. Стенгерс, "сильно неравновес­ная система может быть названа ор­ганизованной не потому, что в ней ре­ализуется план, чуждый активности на элементарном уровне или выходя­щий за рамки первичных проявлений активности, а по противоположной причине: усиление микроскопичес­кой флуктуации, происшедшее в "нужный момент", приводит к пре­имущественному выбору одного пути из ряда априори одинаково возмож­ных". — Важнейшим концептуаль­ным положением синергетики выступает, таким образом, теорема П. Гленсдорфа — Пригожина, фиксирующая невоз­можность однозначного определения перспективного вектора эволюции си­стемы в силу наличия ряда альтерна­тивных путей ее развития в нерав­новесных условиях.

Вместе с тем, процессы самоорганизации отнюдь не выступают в синергетической па­радигме как индетерминистские: мир "порядка через флуктуацию" не подчиняется законам линейной при­чинности, "но мир этот не произво­лен. Напротив, причины усиления малых событий — вполне "законный" предмет рационального анализа" (Пригожин, И. Стенгерс). Так, на­пример, развивая идеи Пригожина, российские синергетики на основе анализа физики плазмы выделяют особый режим системы — так называемый "режим с обострением (blow up)", под которым понимается режим "сверхбыстрого нарастания процес­сов в открытых нелинейных средах, при которых характерные величины (например, температура, энергия...) неограниченно возрастают за конеч­ное время" (Е. Н. Князева, С. П. Курдюмов). Механизм, лежащий в осно­ве режимов с обострением, — это, по оценке Е. Н. Князевой и С. П. Курдюмова, "широкий класс нелинейных положительных обратных связей". Согласно этому подходу, как сила, так и механизм воздействия флукту­ации на развитие системы зависит от того, какую именно фазу blow up пе­реживает система. — В медленной фазе режима с обострением (т. е. в квазистационарном состоянии систе­мы) флуктуация, даже возникающая "в центре" системы, нивелируется ("сглаживается"). — Что же касается собственно стадии обострения (фазы blow up), то здесь возможны два ва­рианта: если возмущение имеет мес­то "на периферии" системы, то в силу предельно высокой скорости проте­кания процессов в режиме с обостре­нием, "система может не успеть почувствовать это возмущение; если же флуктуация имеет место "в центре" системы, то ее воздейст­вие на эволюцию последней оказы­вается "колоссальным", производя радикальные качественные измене­ния ее состояния в близкий к точеч­ному период времени. Но — так или иначе — именно флуктуации (и в этом все направления интерпретации синергетической парадигмы изоморфны в оценках) "определяют глобальный исход эволюции системы" (Приго­жий, И. Стенгерс).

Исходя из этого, школой С. П. Курдюмова показано, что в процедурах самоорганизации оказывается "существенной" (т. е. об­ладающей креативным потенциалом в отношении структурной организа­ции) не любая случайность, но лишь имеющая место "в условиях режима развития с обострением при наличии нелинейной положительной обрат­ной связи". Как правило, в этой си­туации имеет место механизм авто­катализа, когда "продукт реакции действует на процесс по принципу обратной связи и оказывает нарас­тающий, наподобие снежного кома, каталитический эффект" (А. Баблоянц). Результатом описанных процес­сов выступают диссипативные (име­ется в виду диссипация, т. е. рассеяние энергии) структуры как форма само­организации системы: "диссипация обусловлена единичным событием, случайным образом отдавшим пред­почтение одному из двух возможных исходов. После того, как выбор про­изведен, в дело вступает автоката­литический процесс" (Пригожин, И. Стенгерс).

Подобно тому, как для классической (равновесной) тер­модинамики был типичен теоретичес­кий конструкт равновесной структуры (типа "кристаллической решетки"), так для термодинамики современной (неравновесной) базовым теоретиче­ским конструктом выступает "диссипативная структура". Рефлексия синергетической исследовательской традиции по этому поводу выглядит следующим образом: "мы ввели но­вое понятие — диссипативная струк­тура, чтобы подчеркнуть тесную и на первый взгляд парадоксальную вза­имосвязь, существующую, с одной стороны, между структурой и поряд­ком, а с другой — между диссипаци­ей, или потерями... В классической термодинамике тепловой поток счи­тался источником потерь. В ячейке Бенара тепловой поток становится источником порядка" (Пригожий, И. Стенгерс). Таким образом, сам термин "диссипативные структуры" подчеркивает конструктивную роль процессов диссипации в их образова­нии, фиксируемую также фундамен­тальным для синергетики тезисом "порядок из хаоса".

Согласно синергетической концепции (Дж. С. Николис, X. Пейтген, П. Рихтер и др.), диссипативные структуры представляют собой объ­ективацию своего рода адаптационного потенциала самоорганизующейся системы. — По оценке А. Баблоянц, "диссипативные структуры появля­ются всякий раз, когда система, спо­собная к самоорганизации за счет своих кооперативных свойств, изме­ряет время и организует пространст­во для того, чтобы "выжить" при различных воздействиях, оказанных на нее, или для того, чтобы лучше использовать окружающую среду".

Диссипативные структуры, согласно синергетической концепции, харак­теризуются следующими особеннос­тями:

1) они возникают в случаях неравновесного состояния системы как продукт (результат) ее самоорга­низации;

2) в своем возникновении они инспирированы случайной флук­туацией того или иного параметра развития системы;

3) они являются принципиально открытыми, т. е. формируются только при условии постоянного энергообмена самоор­ганизующейся системы с внешней средой;

4) в основе их образования лежит механизм обратных связей, предполагающих осуществление как автокаталитических, так и кросс-каталитических процессов;

5) они реали­зуют кооперативные взаимодействия на микроуровне, и именно от послед­них зависят макроскопические свой­ства диссипативных структур, не ре­дуцируемые, однако, к свойствам их элементов;

6) диссипативные струк­туры не являются инвариантными относительно времени, а процесс их формирования характеризуется нео­братимостью по отношению к его течению;

7) адекватное описание диссипативных структур возможно лишь посредством нелинейных урав­нений.

Исходя из этого, синергетика утвержда­ет, что, в отличие от консервативных структур, диссипативные структуры фактически представляют собой про­цесс, сама определенность которого обусловлена его перманентной по­движностью: "структура — это лока­лизованный в определенных участках среды процесс, имеющий определен­ную геометрическую форму, способ­ный, к тому же, перестраиваться в этой среде. Структура (организация) есть... блуждающее в среде пятно процесса" (С. П. Курдюмов).

Дата добавления: 2015-08-27