Процесс эволюции любой системы начинается с постепенных ее изменений, которые имеют упорядоченный характер. В зависимости от того, чем определяется такой порядок, принято различать самоорганизацию и организацию.
При самоорганизации упорядоченные изменения системы вызываются внутренними силами и факторами, присущими ей. Следовательно, их причина заключается в самой системе. В противоположность этому, организация связана с действием внешних по отношению к системе сил, факторов и причин. Эти различия между самоорганизацией и организацией представляются вполне очевидными и согласуются со смыслом обозначающих их терминов. На примере рынка мы видели, что самоорганизация на нем возникает в силу действия внутренних механизмов ценообразования, в результате которого появляется спонтанный, или самопроизвольный, порядок, выражающийся в равновесии между спросом и предложением. В отличие от этого, вмешательство государства в регулирование рынка, устранение возникающих недостатков является типичным примером организации, внешнего вмешательства в функционирование рыночной системы. На примере экономических систем, рассмотренных в главе 9, мы убедились, что самоорганизация и организация в развитии общества, как правило, взаимно предполагают и дополняют друг друга.
Поскольку в обществе действуют люди, одаренные сознанием и волей, преследующие свои цели, руководствующиеся своими интересами и мотивами поведения, постольку внешняя организация в обществе выступает в качестве субъективного фактора развития социальных систем. В органической природе эволюция происходит за счет процессов самоорганизации систем. Во всяком случае, самоорганизация служит началом и источником эволюции всех систем, поскольку теперь доказано,
282
что при наличии определенных условий она может возникнуть даже в неорганических системах. Однако в наиболее развитой форме самоорганизующиеся процессы выступают в тех науках, которые изучают наиболее сложные и быстро изменяющиеся системы. Не случайно поэтому такие процессы впервые были замечены сначала в социальных науках, а потом в биологических. В предыдущей главе мы кратко упоминали о процессах самоорганизации и установлении спонтанного порядка в рыночной экономике, на которые обратил внимание основатель классической политической экономии А. Смит. Но наибольшее влияние на научный мир оказало, несомненно, открытие Чарльзом Дарвином эволюционной теории, согласно которой происходит постепенное изменение видов растений и животных, что в результате борьбы за существование и естественного отбора приводит в конечном счете к возникновению новых видов. Эти виды оказывались более совершенными по своему строению, функциям и организации и потому лучше приспособленными к условиям жизни в окружающей среде.
Такие выводы из эволюционной теории пришли в резкое противоречие не только с представлениями ньютоновской механики, но и классической термодинамики. Согласно механистическому воззрению, господствовавшему в естествознании XVII — первой четверти XIX веков, все явления в природе пытались объяснить путем редукции, или сведения их к законам механического движения частиц. При этом предполагалось, что их положение и скорость движения можно точно и однозначно определить в любой момент времени в прошлом, настоящем и будущем, если так же точно будут заданы их начальное положение и скорость. В таком механическом описании движения время, следовательно, не играет никакой роли и поэтому его знак можно менять на обратный. Впоследствии подобные процессы стали называть обратимыми. В особых случаях подобный абстрактный подход может оказаться допустимым, но в подавляющем большинстве реальных случаев нельзя не учитывать изменения систем с течением времени. Другими словами, все реальные системы в природе и обществе являются необратимыми.
Впервые с необратимыми процессами физика столкнулась, когда начала изучать качественно отличные от механического движения тепловые процессы. Для их описания в классической термодинамике были сформулированы три ее закона, важней-
283
шим из которых является второй закон, или второе начало, термодинамики. Согласно этому закону энтропия, или беспорядок, в закрытой системе постоянно возрастает, достигая в пределе максимума, соответствующего состоянию термодинамического равновесия в системе. Понятие энтропии в содержательном смысле характеризует ту часть полной энергии системы, которая не может быть использована для производства работы и, следовательно, представляет использованную, отработанную, деградированную энергию. По другой интерпретации энтропия рассматривается как мера беспорядка в системе, а максимальное ее значение в точке равновесия соответствует состоянию максимального беспорядка, или дезорганизации системы.
По степени возрастания энтропии, или беспорядка, можно, следовательно, судить об эволюции замкнутой термодинамической системы, а тем самым и о времени ее изменения. Именно таким путем в физику вошло понятие времени как эволюции системы в сторону увеличения ее беспорядка. Очевидно, что такое понятие времени коренным образом расходится с тем интуитивным его понятием, к которому мы привыкли в обыденной жизни, а также понятием эволюции в дарвиновской теории. Если в учении Дарвина эволюция означает появление нового, сопровождающееся усилением порядка и организации системы, то в термодинамике, напротив, эволюция направлена в сторону увеличения беспорядка и дезорганизации системы. Можно поэтому сказать, что если в первом случае эволюция связана с самоорганизацией системы, то во втором — с ее самодезорганизацией. Такое противоречие между физическим и биологическим подходами к эволюции, как уже отмечалось выше, продолжало существовать почти до середины XX в., пока не возникла новая термодинамика необратимых и неравновесных процессов. Она рассматривает понятие закрытой системы как далеко идущую абстракцию, не имеющую заметных связей с реальностью, и вместо нее в качестве фундаментального вводит понятие открытой системы, определение которой было дано выше. Такая система не может быть равновесной, поскольку ее существование нуждается в постоянном притоке энергии и вещества извне. Хотя отдельные явления самоорганизации в физике были известны еще в XIX в., но их рассматривали как «вырожденные» случаи и пытались объяснить с помощью понятий и принципов равновесной термодинамики.
284
Принципиально новый подход к ним возник лишь в 60-е гг. XX в., когда разные ученые, решая казавшиеся им различными проблемы, по сути дела, исследовали общие принципы и механизмы самоорганизации, закладывая тем самым новую концепцию самоорганизации, названную впоследствии синергетикой. Автор самого этого термина немецкий физик Герман Хакен (р. 1927) работал тогда над новыми источниками света и исследовал механизмы кооперативных процессов, которые происходят в твердотельном лазере. Он выяснил, что частицы, составляющие активную зону резонатора, под воздействием внешнего светового поля начинают колебаться в одинаковой фазе. Вследствие этого между ними устанавливается когерентное, или согласованное, взаимодействие, которое приводит к их кооперативному, или коллективному поведению, а в конечном итоге к самоорганизации.
Другой видный исследователь самоорганизации, бельгийский ученый И.Р. Пригожий (р. 1917), русский по происхождению, пришел к своим идеям, изучая особые химические реакции, которые приводят к образованию с течением времени специфических пространственных структур в жидкой среде. Эти реакции экспериментально исследовались отечественными учеными Б. Белоусовым и А. Жаботинским. Опираясь на их результаты, Пригожий и его сотрудники построили математическую модель этих реакций, названную брюсселятором (по имени г. Брюссель). Теоретической основой модели стала неклассическая термодинамика, изучающая необратимые процессы, происходящие в открытых неравновесных системах.
Если такая система достаточно удалена от точки термодинамического равновесия, то произвольно возникающие в ней флюктуации, или случайные колебания, сначала подавляются системой. Однако поскольку система является открытой, то она взаимодействует со средой и благодаря этому ее неравновесность усилится, а это в конце концов приведет к разрушению прежнего ее порядка и структуры, а тем самым и к'возникно-вению новой системы. Этот процесс Пригожий рассматривает как возникновение порядка через флюктуации1. Структуры и системы, образующиеся при этом, он назвал диссипативными, поскольку их возникновение связано с диссипацией, или рассеиванием, энергии, использованной системой, и получением новой энергии из окружающей среды.
\ 1
1 Пригожин К, Стенгерс И. Порядок из хаоса.— М.: Прогресс, 1986.—С.236,237.
285
Механизм самоорганизации, вкратце описанный выше, носит элементарный характер, но он показывает, что такой процесс лежит в «фундаменте самого здания материи» и при наличии определенных условий (открытость системы, ее неравновесность, кооперативное поведение множества ее элементов), может начаться в простейших физических и химических системах. Чем выше находится система на эволюционной лестнице развития материи, тем более сложный и запутанный характер приобретают в ней процессы самоорганизации.
В связи со сказанным следует подчеркнуть, что когда заходит речь о самоорганизации в синергетике, то ее следует отличать от самоорганизации в кибернетике, где под ней подразумевают стабилизацию, сохранение заданного порядка или структуры. Синергетическая же самоорганизация связана, напротив, с разрушением старой структуры и возникновением нового порядка, динамического режима или структуры. Соответственно этому, она опирается на принцип положительной обратной связи, а кибернетическая самоорганизация — на принцип отрицательной обратной связи.
По мере усложнения процесса синергетической самоорганизации возрастают и требования к условиям ее возникновения. Так, например, самоорганизация в химических реакциях требует присутствия катализаторов и автокатализаторов; на пред-биологической стадии эволюции возникают так называемые автопоэтические системы, которые не просто взаимодействуют со средой, но постоянно обновляют себя и тем самым поддерживают свое существование и относительную автономность. Именно подобный процесс самообновления можно рассматривать как прообраз метаболизма и обмена веществ в живых организмах.
Достарыңызбен бөлісу: |