Синергетика в гносеологии

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Глава 2. Основные концепции самоорганизации И. Пригожина

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

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

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

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

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

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

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

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

И. Пригожин убежден, что его подход приводит к более согласованному и единообразному описанию природы. Между фундаментальными законами физики и всеми остальными уровнями описания, включающего в  себя химию, биологию и гуманитарные науки, существовал разрыв. Новая  перспектива, которая открывается  благодаря объединяющей роли хаоса, глубоко трансформирует связь между  науками. Однако ученый предостерегает от искушения создать «теорию всего на свете»: унифицирующий элемент, вводимый хаосом, соответствует концепции открытого эволюционизирующего мира, в котором, по словам Поля Валери, «время есть конструкция». Суть «диалога с природой», который связывается с научным пониманием, заключается в том, чтобы превратить хаос в новое орудие исследования ситуаций, до сих пор остававшихся вне досягаемости физики.

Понятие аттрактора (от лат. Attraho притягивающий к себе), фигурирующее в исследовании И. Пригожина, используется им для описания эволюции диссипативных систем; к таким, например, относится движение реального маятника, включающее трение. В отличие от идеального маятника (без трения), движение которого бесконечно, реальный постепенно останавливается в положении равновесия: это положение и является аттрактором. Не все диссипативные системы приходят к одной единственной конечной точке. Например, сильнонеравновесная диссипативная структура, известная под названием «химические часы», эволюционизирует не к какому-нибудь состоянию, а к устойчивому периодическому режиму. Такая ситуация приводит к необходимости обобщения идеи аттрактора: он более не точка, а линия. В других случаях, пытаясь построить геометрическое изображение аттрактора, можно получит поверхность или объем. Полной неожиданностью стало открытие так называемых странных аттракторов. В отличие от линии или поверхности, странные аттракторы характеризуются не целыми, а дробными размерностями. Они являются фрактальными объектами. Открытие фрактальных объектов позволило по-новому взглянуть на удивительный мир форм, существующих в природе. Большинство из них не являются правильными геометрическими объектами, но могут быть охарактеризованы дробными размерностями.