Междисциплинарные исследования и научная картина мира

Раздел 4

РАЗВИТИЕ И РУБЕЖИ СИНЕРГЕТИКИ*

Г.Г. Малинецкий

THE DEVELOPMENT AND THE LANDMARKS OF SYNERGETICS

George G. Malinetsky

The 21^st century is the century of interdisciplinary approaches, the century of synthesis of scientific knowledge. One of the most interesting and very prom­ising approaches is nowadays synergetics, or the theory of self-organization. During almost 40 years, we have observed the birth and development of the par­adigm of dissipative structures, of the paradigm of dynamic chaos, and of the paradigm of complexity, which is popular now. The traversed path allows to make main ideas of synergetics more clear and to cast a glance at its today's lim­its as well as at landmarks, which have not yet been passed. This is exactly the subject of the presented article. Several years ago, one of the leading specialists in philosophy of science, academician of the RAS Vyacheslav S. Styopin char­acterized synergetics as a foundation for the whole scientific cognition of the 21^st century. Therefore, the discussion of its present state, today's boundaries of this approach may turn to be important in the view of choice of a scientific strat­egy, of the change of algorithms of development of our civilization.

От прошлого к будущему

Рассуждая о теории самоорганизации, или синергетике, мы будем иметь в виду конкретно-научный аспект этого большого междисциплинарного подхода, не рассматривая ее философских и методологических оснований, математических моделей и аппарата.

Работа выполнена при финансовой поддержке РГНФ (проект № 05-03-03188) и РФФИ (проект № 04-01-00510).

5*Т. Кун предлагал мерить возраст науки числом парадигм, кото­рые были в ней. Очевидно, так же можно взглянуть и на синер­гетику..

Первой парадигмой синергетики можно считать парадигму диссипативных структур. В начале 70-х годов произошло два важных события, предопределивших появление синергетики и этой ее парадигмы. С одной стороны, немецкий физик-теоретик Г Хакен увидел поразительное единство простейших нелинейных моделей, возникающих в разных областях [1]. Уравнения, описы­вающие динамику лазеров, по существу, совпадали с теми, кото­рые возникают в теории крупномасштабной турбулентности, а те в свою очередь, были очень похожи на математическое описа­ние некоторой системы химических реакций. Кроме того, в по­пытке преодолеть разобщенность научного сообщества, утрату общего языка, кризис в создании научной картины мира многие исследователи обратились к междисциплинарным подходам. Именно в качестве такового подхода выступила синергетика. Г. Хакен вкладывал в этот термин (дословно с греческого - тео­рия совместного действия) два смысла: первый - подход, тракту­ющий возникновение новых свойств у сложных систем, которы­ми каждая из подсистем, их составляющих, не обладает (другими словами, это теория о возникновении новых качеств у целого); второй - это междисциплинарный подход, развитие которого требует совместных усилий представителей различных научных

дисциплин.

Второе событие - предсказанное и обнаруженное Нобелевским лауреатом по химии 1977 г. И.Р. Пригожиным возникновение пространственно неоднородных структур, образующихся в различных химических системах, находящихся вдали от равновесия [2]. При этом рассеяние энергии (диссипация) выступает в совершенно новом качестве. Диссипация предопределяет количество и тип возникающих структур, тогда как в традиционных линейных системах она, напротив, приводит к уничтожению любой упорядоченности. Эта парадигма имела дело прежде всего с

^^------------

Рис. 1. Типичные зависимости размера катастрофического события от его номера

в списке, упорядоченном по убыванию величины, для различных систем Все графики имеют степенной вид, который представляется прямой линией в двойном

логарифмическом масштабе.

Слева вверху приведена ранжировка техногенных катастроф по количеству погибших [10]; справа вверху - ранжировка стихийных бедствий по числу раненых [10]; слева внизу -ранжировка стран по доле ВИЧ-инфицированного населения в возрастах от. 15 до 4У лет [И]; справа внизу - ранжировка семейств компьютерных вирусов по интегральной (про­суммированной по всему времени наблюдения) доле пораженных ими компьютеров [12J.

задачами физики, химии и биологии. Новое, как это часто быва­ет, оказалось хорошо забытым старым. Взглянувши с новой точки зрения, исследователи увидели, что диссипативные струк­туры были обнаружены еще в 1952 г. выдающимся математи­ком XX в. А. Тьюрингом при построении математической модели морфогенеза.

В то же время в России исследовались диссипативные струк­туры в системах с сильной положительной обратной связью, ти­пичной для задач горения, взрыва, физики плазмы. Основопола­гающий вклад в изучение таких структур внесли член-корреспон­дент РАН СП. Курдюмов и его научная школа [3]. Работы в рам­кой этой парадигмы активно продолжаются и в настоящее время. В качестве новых и актуальных приложений можно указать ис­следования в области материаловедения, создание материалов с новыми свойствами [4].

Вторая парадигма - парадигма динамического хаоса. До 70-х годов предполагалось, что существует два больших класса сис­тем. Детерминированные, в которых будущее однозначно опре­деляется прошлым и может быть получен долгосрочный прогноз (Лаплас считал, что ум, достаточно мощный, чтобы решать урав­нения Ньютона для всех частиц во Вселенной, способен сколь угодно далеко заглянуть в будущее и прошлое). Второй класс си­стем - вероятностные, в которых присутствует стохастическая компонента и нет полной предопределенности (пример - случай­ное блуждание или бросание монеты). Для таких систем долго­срочный прогноз невозможен. В 1963 г. американский метеоро­лог Э. Лоренц показал, что существует и третий очень важный класс систем - детерминированные системы, в которых долговре­менный прогноз, тем не менее, не может быть получен. Сколь угодно малые возмущения в начальных данных быстро возраста­ют, приводя к тому, что, начиная с некоторого времени, называе­мого горизонтом прогноза, даже сколь угодно точно решая урав­нения, мы не сможем определить положение системы в будущем. Область приложения этой парадигмы очень велика. Это задачи медицинской диагностики и защиты информации, это методы мо­ниторинга и прогнозирования поведения различных систем, зада­чи геофизики [5]. Тем не менее, пик интереса к этой парадигме, по-видимому, пройден в 90-е годы.

Сейчас основное внимание исследователей, развивающих идеи синергетики, связано с парадигмой сложности. В рамках этой па­радигмы рассматриваются целостные системы, способные к ката­строфическому поведению, и динамика таких уникальных необра­тимо развивающихся систем, как экономика, биосфера, психика, 134

международные отношения. В рамках этой парадигмы есть много важных результатов, в частности, связанных, с управлением рис­ками природных и техногенных бедствий и катастроф [6, 7].

В парадигме сложности ставятся глубокие вопросы относи­тельно возникновения рефлекса, логики, психики [9]. Одним из лидеров этой парадигмы является Институт сложности в Санта-фе. Большую известность получили его работы, выполненные под руководством Нобелевского лауреата Б. Артура, связанные с анализом нововведений и моделированием инновационной эконо­мики. Подходы, развиваемые в этом научном центре, широко ис­пользуются для стратегического прогноза и государственного уп­равления в США.

В основе синергетики лежат универсальные количественные закономерности, характерные для сложных систем различной природы (рис. 1 демонстрирует одну такую закономерность). Из него видно, что для множества различных систем характерны одни и те же закономерности, идет ли речь о компьютерных вирусах или о жертвах катастроф. Можно даже сказать, что ка­тастрофами люди называют именно такие явления, для которых характерны степенные зависимости.

Область применения идей, методов и концепций синергетики очень велика. Например, в последние несколько лет издается се­рия книг «Синергетика: от прошлого к будущему». В ней вышло более 30 книг и все они в совокупности отражают лишь малую часть того круга идей, которые связаны с синергетикой. Поэтому мы попробуем очертить границу синергетики, те пределы и рубе­жи, до которых простирается этот подход в настоящее время.

Испытание будущим

Дело будущего - быть опасным, и следует считать заслугой науки то, что она снабжает бу­дущее качествами, которые помогут ему сослу­жить свою службу.

Э. Валлерстайн

В начале 90-х годов в Российском открытом университете од­ному из авторов как-то довелось вести семинар, посвященный ма­тематическому моделированию исторических процессов. На нем выступали академик А.А. Петров, представлявший макроэконо­мическую модель экономики России, и член-корр. РАН Ю.Н. Па­вловский, рассказывавший об имитационных моделях и, в частно­сти, о таких, которые позволили «проиграть» и глубже понять

Карибский кризис - знаковое событие в советско-американских отношениях. И вот в разгар обсуждения выступил коллега из гу­манитарной сферы и задал риторический вопрос: «А правомерно ли вообще применение математики в историческом анализе? Ре­шили ли вы проблему обоснования методологии такого исследо­вания?"

Тогда этот вопрос нас поразил - как можно не замечать оче­видного, и только что ярко и убедительно показанного!? Неуже­ли настолько глубоко непонимание языка коллег из другого на­учного цеха и широка пропасть между двумя культурами - есте­ственнонаучной и гуманитарной? Вначале нам казалось, что это попытка защитить свою область «от чужаков» на дальних подсту­пах, не вникая в то, что эти самые чужаки говорят. Но потом, ус­лышав с годами десятки подобных вопросов от людей гуманитар­ного знания - историков - невольно приходишь к выводу, что тру­дности междисциплинарного диалога гораздо глубже. И кроются они, прежде всего, в неблагополучии и серьезных внутренних тру­дностях самой исторической науки. Во внутреннем разладе и от­сутствии ясного представления о желаемом научном идеале среди самих историков.

В очень похожем положении сейчас находится в философ­ском сообществе и синергетика. Это наглядно показывают и мно­гочисленные конференции, и недавно состоявшийся «круглый стол» в журнале «Вопросы философии», и дискуссия о синергети­ке, развернувшаяся в философских изданиях.

Дело усугубляется еще и тем, что сама синергетика стала мо­дой в определенных научных кругах. Появляются «симулякры», мимикрирующие под синергетику и междисциплинарность, но от­личающиеся от нее, как поганки от съедобных грибов. Яркий пример такого симулякра (в платоновском смысле этот термин означал «копию копии», но здесь ближе трактовка Джеймисона -«точная копия, оригинал который никогда не существовал») - так называемая универсальная история. Это течение, берущее начало от названия учебного предмета, призванного познакомить школьников и студентов развивающихся стран, у которых нет ма­тематического образования, с основами астрономии, физики, хи­мии, биологии, истории в одном курсе, претендует на «синергети-ческое описание» всего эволюционного процесса от большого взрыва до президента Буша.

Кроме того, все чаще в сборниках, посвященных теории само­организации, излагаются идеи, подходы, не имеющие к синерге­тике отношения или просто чуждые ей (недавний пример - книга [17]). Это порождает недоверие к самому междисциплинарному 136

подходу, который с легкостью необычайной берется за все. Поэ­тому вопрос о границах синергетики, о ее нынешних пределах становится для самой синергетики все более актуальным.

На семинарах «Синергетика» этот круг вопросов не раз обсу­ждали [18,19]. Однако будущее и пределы наших знаний заслужи­вают того, чтобы к ним возвращались вновь и вновь.

Настороженное отношение к синергетике, вероятно, во мно­гом порождается кризисом, в котором находится и наука в целом на рубеже XXI в., и философское познание. Кризис этот связан с окончанием эры экстенсивного развития, с исчезновением воз­можности вести исследования по всему фронту и воплощать зна­ние в технологиях без каких-либо ограничений. В настоящее вре­мя возникает необходимость делать выбор, редактировать поле возможностей, накладывать ограничения на технологии, исходя из принимаемых смыслов, ценностей, образа желаемого будуще­го. При этом появляется острейшая потребность в междисципли­нарном диалоге, так как смыслы и ценности, представления о же­лаемом будущем - предмет гуманитарных дисциплин - во многом зависят от картины мира и технологий. Последние во многом оп­ределяются естественнонаучными исследованиями. Приходит время постнеклассической науки [20].

В философском познании ясно выделяются две линии. Первая связана с представлением о существовании наиболее важных при­чинно-следственных связей (в идеале - законов) о возможности выделить главное (в различной степени объективное), отбросив второстепенное. Условно ее можно назвать линией Ньютона. Второй взгляд предполагает, что все одинаково существенно (или несущественно) и выделить главное в принципе невозможно. Имея в виду картезианский взгляд на физические явления, эту ли­нию можно было бы назвать линией Декарта. Имея в виду опы­ты постмодернизма, номадологический проект, представления о деконструкции, равнозначности множества текстов, интерпрета­ций, субъективности типа упорядочения - линией Дерриды.

Синергетика в своем подходе к реальности, конечно, разви­вает линию Ньютона. Одно из ее ключевых понятий - понятие о параметрах порядка — ведущих переменных, параметрах, про­цессах, сущностях, которые возникают в ходе самоорганизации и определяют динамику системы. Утрируя, можно сказать, что параметры порядка - это главное в системе, и само их наличие во многом делает возможным научное познание объекта.

Есть ли такие «параметры порядка», основополагающие про­блемы в развитии самой синергетики? Вероятно, это прежде все­го идея, которую И. Пригожий назвал «переоткрытием времени».

Такое переоткрытие несет трактовку необратимости на разных уровнях как фундаментального свойства реальности, анализ бы­тия и становления не как противоположностей, а как двух соотно­симых аспектов реальности. В этой связи глубокой представляет­ся проведенная Э. Валлерстайном аналогия между научным твор­чеством выдающегося французского историка Ф. Броде ля и И. Пригожина. Ф. Бродель, начиная с работы «История и соци­альные науки: время и длительность» (иногда в русском переводе «долгое время»), привносил в историческое исследование анализ перемен, которые занимают десятилетия и века, но которые и предопределяют (т.е. в терминологии синергетики являются па­раметрами порядка) возможности и вероятности тех событий, ко­торыми занимается традиционная история («эпизодическая исто­рия», как называет ее Ф. Бродель).

Синергетика - подход, развивающийся в результате синтеза предметного знания, философской рефлексии и математиче­ского моделирования [21]. Но последнее имеет многовековой опыт анализа процессов, развивающихся в разных временных масштабах. Выделение быстрых и медленных переменных стало классикой асимптотического анализа со времен Лапласа [22]. Раз­витие синергетики позволило увидеть множество других возмож­ностей развития процессов во времени. Они являются прообраза­ми, вспомогательными инструментами, используя которые мож­но описывать и исследовать различные сущности.

Здесь можно обратить внимание на развивавшуюся СП. Кур-дюмовым и его научной школой идею темпомиров [23]. В нели­нейной среде с сильной положительной обратной связью процес­сы в разных участках могут идти в разном темпе, быть локализо­ваны в пространстве и поэтому идти независимо. (Это близко к картине практически независимого развития цивилизаций, кото­рую часто имеют в виду, разрабатывая в философии истории ци-вилизационный подход [24]). Синергетика, а точнее динамиче­ская теория информации, развиваемая в ее рамках Д. С. Чернав-ским, позволяет совершенно по-другому подойти к классическим парадоксам, связанным с необратимостью [25]. Наконец, недавно построенная теория русел и джокеров позволяет рассматривать объекты, которые в разных состояниях имеют разный горизонт прогноза и требуют иногда детерминированного, а иногда веро­ятностного описания (иначе говоря, для таких объектов в разных состояниях время течет по-разному) [5].

Тем не менее, в рамках этой проблематики возникла сверхза­дача, которая, вероятно, во все большей степени будет опреде­лять и развитие синергетики, и всей науки в целом. Это проблема 138

долгосрочного прогноза, исследование доступных цивилизации альтернатив исторического развития. Человечество всегда пы­талось заглянуть в будущее. Прогноз в той или иной форме все­гда был главной задачей науки. В чем же новизна нынешней си­туации?

Во-первых, в масштабности того вызова, с которым столк­нулась цивилизация. В настоящее время происходит глобаль­ный демографический переход — резкое замедление роста числа людей на планете. Гиперболический закон, в соответствии с ко­торым росло народонаселение последние 100 тысяч лет, меня­ется в течение десятилетий (см. рис. 2). Если бы он не менялся, то имел бы место режим с обострением (теорию таких процес­сов построил СП. Курдюмов), когда какая-то величина стре­мится к бесконечности за короткое время. Если бы он не менял­ся, то к 2025 г. на планете должно было бы жить бесконечно много людей.

Меняются алгоритмы развития. Начинается новая история или постистория, но совсем не в том смысле, как ее понимали постмодернисты. (Ирония судьбы в том, что «конец истории», «постистория» в философии постмодерна - это призыв к игно­рированию исторических изменений и прогноз их несуществен­ности в будущем времени. Но происходит нечто прямо противо­положное!)

В рамках синергетики активно развиваются теории, призван­ные объяснить причину демографического перехода. Наиболее широко известна теория СП. Капицы, в которой развивается де­мографический императив, т.е. предполагается, что число людей является параметром порядка, который определяет экономиче­ские, исторические, культурные процессы. По теории Капицы, замедление роста происходит из-за того, что информационное взаимодействие перестает обеспечивать ту стимулирующую рост населения Земли функцию, которую имело в прошлом [13, 14]. В теории, выдвинутой А.В. Подлазовым, во главу угла ставится технологический императив, в соответствии с которым рост на­родонаселения связан с развитием жизнесберегающих техноло­гий. По мере приближения продолжительности жизни человека к ее биологическому пределу, исчерпываются и возможности раз­вития жизнесберегающих технологий [15]. Наконец, в синтетиче­ской концепции А.В. Коротаева, А.С Малкова, Д.А. Халтуриной одинаково важными считают и численность населения, и уровень технологий и культурные факторы [16].

Во-вторых, возникла острая потребность (в связи с ограни­ченностью возможностей биосферы) сменить весь набор базо-

139Численность населения приведена в миллиардах

человек, время - в годах

вых технологий, обеспечивающих существование человечества. Причем, прежде всего, это касается социогуманитарных техноло­гий, технологий управления и только потом сельскохозяйствен­ных, промышленных, информационных и прочих.

В-третьих, к сожалению, исполнилось пророчество В.И. Вер­надского - человечество действительно стало геологической си­лой, не став при этом стратегическим субъектом, готовым взять на себя ответственность за собственную судьбу.

В-четвертых, риски и угрозы отдельным регионам, самому су­ществованию цивилизации приобрели несравненно большие мас­штабы. «Общество риска», возникновение которого прогнозиро­вал немецкий социолог У. Бек после Чернобыльской аварии [26], стало реальностью. Несмотря на прогресс науки, новые инстру­менты, появившиеся в области прогноза [27], они пока очень да­леки от того, что необходимо, чтобы предвидеть и предупреж­дать катастрофы и кризисы.

В-пятых, это тот вызов, от которого нельзя уклониться. От­сутствие решения ключевых проблем тоже станет решением. Скорее всего неудовлетворительным.

И в этом контексте, контексте императива будущего, есте­ственно взглянуть на развитие синергетики. И взглянуть, имея в виду прежде всего ее нынешние границы, пределы. Взглянуть не для того, чтобы обозначить межу, за которую не следует захо­дить. Напротив, для того, чтобы попробовать определить конту­ры того переднего края междисциплинарных исследований, где можно будет ожидать наиболее серьезных и значимых продви­жений.

Семиодинамика - прошлое и будущее синергетики

Это переплетение индивидуальной и коллектив­ной памяти увеличивает срок нашей жизни, про­длевая ее вспять по времени, и представляется нам обещанием бессмертия.

У.Эко

Сама тема этих заметок возникла на конференции «Языки на­уки, языки искусства» в Суздале в дискуссии с известным специа­листом в области газовой динамики, асимптотического анализа и философии Р.Г. Баранцевым с десяток лет назад. Рэм Георгиевич сравнил синергетику с бурной рекой, которая, стекая с гор, попа­дает на равнину и разливается все шире. И если эта река не встре­тит берегов, то, в конце концов, обмелеет, утратит скорость и чи­стоту. И тогда естественно возник вопрос о берегах нашей реки, о ее пределах.

Не удивительно, что этот вопрос возник у Рэма Георгиеви­ча. В 80-х годах в Ленинградском государственном университе­те около года работал междисциплинарный семинар, объеди­нивший талантливых математиков, филологов, лингвистов, биологов, культурологов. Целью этого семинара была разра­ботка нового междисциплинарного подхода - семиодинамики -науки о законах развития знаковых систем [28]. При этом пред­полагалось сосредоточиться на процессах самоорганизации в знаковых системах. Эти исследования были начаты задолго до того, как в нашей стране получили известность работы И. При-гожина и брюссельский научной школы и работы Г. Хакена и его коллег.

Синергетика и исторически, и логически строилась снизу вверх, от простого к сложному, от моделей физических и химиче­ских систем к объектам, с которыми имеют дело гуманитарные науки. В семиодинамике предполагается другой путь - от анализа целостной развивающейся системы к свойствам отдельных эле­ментов. По этому пути долгое время шла биология, а сейчас идут медицина, психология, системный анализ. И этот путь был бы тоже очень интересным и перспективным.

XX в. стал веком бурного развития семиотики - научной дис­циплины, изучающей производство, строение и функционирова­ние различных знаковых систем, хранящих и передающих инфор­мацию. Это направление играет заметную роль и в методологии гуманитарных наук. Ведь любые культурные феномены - обы­денное мышление, произведения искусства и научные теории за-

141креплены в знаках и представляют собой знаковые системы. Более того, множество естественных и искусственных систем да­ют богатую пищу для размышлений.

К сожалению, замысел создания семиодинамики пока не по­лучил достойного воплощения. Вероятно, этот замысел намно­го опередил свое время. В любом случае эта проблематика на­ходится за границей синергетического анализа. Пока находит­ся. Думается, тем не менее, что семиодинамика — это не только предтеча синергетики, но и одно из направлений ее будущего развития. И для того сейчас созрело несколько важных предпо­сылок. Несколько упрощая, можно сказать, что семиотика в на­стоящее время и семиодинамика в ее изначальном смысле дела­ли акцент на форме. Однако целостный подход требует анали­зировать знаковые системы в контексте тех смыслов, которые они несут. И здесь уже есть ряд важных продвижений. Среди них особое место занимает анализ пространства смыслов, нача­тый в работах В.В. Налимова [29]. С другой стороны, рацио­нальное, логическое составляет лишь небольшую часть того, что требует осмысления в семиодинамике. И сам Р.Г. Баранцев в последних работах огромное внимание уделяет целостности, гармонии рационального, эмоционального и интуитивного ос­воения мира [30].

Движется по направлению к семиодинамике и синергетика. Это и динамическая теория информации, в рамках которой удает­ся определить ее распространение по территории. (Это могут быть языки, религии, зоны влияния разных цивилизаций). Кроме того в работах Б.Н. Пойзнера развивается эволюционная теория культурных и научных образцов, поразительно близкая к теории биологической эволюции. Передний край синергетики движется в сторону семиодинамики.

И, наконец, главная предпосылка. Наша уникальная и само­достаточная цивилизация потерпела катастрофу, очевидно, са­мую крупную геополитическую катастрофу XX в. Под сомнение все чаще ставится само существование мира России. При этом главные опасности связывают с эрозией смыслов и ценностей, с утратой цивилизационного кода.

Столкновение цивилизаций сейчас происходит чаще всего в пространстве смыслов. Именно этим и должна была бы зани­маться семиодинамика. Кроме того, происшедшая катастрофа привела в последние 10 лет к девальвации слова, к «социальному аутизму», к дискредитации знаков, смыслов, традиций, культур­ных норм нашей цивилизации. Следуя терминологии теории эт­ногенеза Л.Н. Гумилева [31 можно сказать, что наш этнос за не-142

сколько десятилетий оказался состаренным на века. Во всяком случае, именно так это выглядит. Поэтому возникает фундамен­тальная научная и важнейшая прикладная проблема - понять, можно ли и как возродить либо привнести смыслы, символы, зна­ки, которые позволили бы подняться с колен нашей цивилизации. Это вызов для всех междисциплинарных исследований и для се­миодинамики в частности.

Дата добавления: 2015-08-27