Т4.Системные принципы
 
 М.И. Беляев, 1999-2007 г,©Вверх Т4.Системные принципы-2

ТЕМА 4. ВАЖНЕЙШИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
И ОРГАНИЗАЦИИ СОВРЕМЕННОГО НАУЧНОГО ЗНАНИЯ
4.1. Концепция системного подхода.
4.1.1. Элементы систем и связи в системах
Свойства системы — не просто сумма свойств ее элементов, а нечто новое, присущее только системе в целом. Например, молекула воды. Сам по себе водород, два атома которого образу­ют данную систему, горит, а кислород (в нее входит один атом) поддерживает горение. Система же, образовавшаяся из этих эле­ментов, вызвала к жизни совсем иное, а именно — интегративное свойство: вода гасит огонь. Наличие свойств, присущих системе в целом, но не ее частям, определяется взаимодействием элементов.
К основным понятиям традиционно относят следующие: система, элемент, структура, функция. Рассмотрим эти понятия вместе с несколькими основными вспомогательными понятиями.
Система (греч. systema — целое) — объединение некоторого разнообразия в единое и четко разделенное целое, элементы которого по отношению к целому и другим частям занимают соответствующие им места. Система представляет собой совокупность элементов и связей между ними.
Целостность системы — означает, что все ее составные части, соединяясь вместе, образуют уникальное целое, обладающее новыми интегративными свойствами.
Подсистема — наибольшая часть системы, которая обладает определенной автономностью, но в то же время подчинена и управляется системой.
Структура (от лат. —  строение, расположение, порядок) — относительно устойчивая система связей элементов, образующих целое (вещь). Иногда структуру определяют как совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т. е. сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях. Оптимальной является следующая известная формулировка:
Структура— относительно устойчивый способ (закон) связи элементов того или иного сложного целого.
Функция- роль, назначение отдельного элемента в системе, а также системы в целом.
Холизм — учение о целостности. Целостность мира считается высшей и всеохватной.
Элемент (от лат. elementum — стихия, первоначальное вещество) — такой составной компонент предмета, который может быть и безразличен к специфике этого предмета. Это определение означает минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках системы. Элемент является таковым лишь по отношению к данной системе, в других же отношениях он сам может представлять сложную систему.
Устойчивые связи элементов определяют упорядоченность системы.
Порядок— определенное расположение элементов в пространстве или их последовательность во времени.
Существуют два типа связей между элементами системы — по «горизонтали» и по «вертикали».
Связи по «горизонтали» — это связи координации между однопорядковыми элементами. Они носят коррелирующий характер: ни одна часть системы не может измениться без того, чтобы не из­менились другие части.
Связи по «вертикали» — это связи субординации, т. е. соподчинения элементов. Они выражают сложное внутреннее устройство системы, где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им. Вертикальная структура включает уровни организации системы, а также их иерархию.
Исходным пунктом всякого системного исследования является представление о целостности изучаемой системы.
Эти основные понятия имеют много граней, могут рассматриваться применительно к различным уровням организации природы и вследствие этого определяются многими разными способами.
Эффект системности обнаруживается в появлении у целостной системы новых свойств, возникающих в результате взаимодействия элементов (атомы водорода и кислорода, например, объединенные в молекулу воды, радикально меняют свои обычные свойства). Другой важной характеристикой системной организации является иерархичность, субординация — последовательное включение систем нижних уровней в системы все более высоких уровней.
Системный способ объединения элементов выражает их принципиальное единство: благодаря иерархичному включению систем разных уровней друг в друга любой элемент любой системы оказывается связан со всеми элементами всех возможных сист
Истоки теории систем можно обнаружить в философии Древнего Мира, прежде всего философии Древнего Китая, а также в античной философии. Древние китайцы были убеждены в том. что порядок предшествует хаосу, и этот взгляд явился стержнем всех последующих китайских мировоззрений. Из концепции порядка исходят и даосизм, и конфуцианство, хотя интерпретация порядка в этих системах имеет свои особенности.
Стоики Древней Греции тоже понимали под системой мировой порядок, но они считали, что порядку предшествует хаос, и потребовались немалые усилия созидающего начала (демиурга), чтобы в мире воцарился порядок.
В Новое время понятие «система» разрабатывалось многими выдающимися философами и учеными. Философия Гегеля практически целиком основывается на системном подходе к самым разным явлениям в природе и обществе.
Однако в настоящее время разработанные ими представления практически утратили свое значение, поскольку в середине XX в. новый виток естественных наук придал данному понятию более глубокий смысл, повысив его онтологический «статус». То есть «системы», которые рассматривались в Древнем Мире и в Новое время (вплоть до начала XX в.), относятся к гносеологии. «Система» в тот период развития научного знания являлась идеальным объектом и сводилась к развитию конкретных схем мышления методами прежде всего логики.
Согласно современным представлениям теория систем тесно связана с понятием «организация». Первая попытка определить, что такое организация, привела к идее целесообразности, а идея целесообразности, в свою очередь, заключает в себе идею цели.
Организм, организация имеют каждый свою «цель» и устроены в соответствии с нею.
В настоящее время общепринятым является определение, сформулированное Дж. Клиром:
«система — это множество элементов, находящихся в отношениях или связях друг с другом и образующих целостность или органическое единство».
Определенный интерес представляет математическое опреде­ление системы, согласно которому
«система - это множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами (свойствами)».
Однако одним из важнейших свойств любой системы является холизм, характеризующий единство (целостность) любой системы, независимо от ее природы.
Эти свойства характеризуются единством отношений структуры и функции
Наиболее важными компонентами системы являются элементы и подсистемы, отражающие многоуровневость структурно-функциональных отношений.
Термин «элемент» употребляется не только с понятием «система», но и с понятием «целое».
Элемент — это наименьшая единица системы. В древности понятие «элемент» означало первичные частицы материи, из комбинаций которых складывается все многообразие предметов материального мира. По мере развития естественных наук элемент в таком понимании был заменен специальными химическими и физическими терминами. Иногда используется более узкое определение элемента — как понятия, дополнительного к системе. В этом случае элемент интерпретируется как компонент системы, способный к относительному существованию определенной функции (С. К. Клини).
С точки зрения философии термин «элемент» обозначает такой составной компонент предмета, который может быть безразличен к специфике предмета. Элемент есть и компонент системы, способный к относительному существованию определенной «элементарной» функции.
Если сравнить определения элемента и структуры, то следует подчеркнуть в них два слова — «минимальный» и «максимальный», т. е. подсистема и элемент — это как бы два полюса, определяющие структурные единицы системы.
Ярким примером влияния структуры на целое служат изомеры: качественно различные вещества, имеющие одинаковый состав и одинаковый молекулярный вес, но разные функциональные свойства.
Понятие «функция» отражает воздействие элементов друг на друга, взаимодействие системы как целого с ее окружением. Именно четкое функциональное назначение элементов обеспечивает устойчивое существование системы.
Структура, ориентированная на элемент, есть устойчивая система связей, а система, ориентированная на функцию, есть сама основная система. В первом случае мы имеем дело со «структурой связей», а во втором — с «функциональной структурой», включающей в себя устойчивые функциональные связи между всеми элементами системы. Между этими категориями существует взаимно-однозначное соответствие. Они взаимодополняют друг друга.
Таким образом, понятие системы является более широким, чем понятие структуры и функции. Она интегрирует эти категории в единое целое.
4.1.2. Общая теория систем и системный подход.
Специфика системного метода исследования
Общая теория систем» и «системный подход» — это не синонимы.
Общая теория систем является наукой, формулирующей закономерности и принципы, общие для самых различных областей познания.
Системный подход — методологией, в основе которой лежит исследование объектов как систем.
Теория систем начинается с классификации систем. Часто выделяют три типа систем: дискретный (корпускулярный), жесткий и централизованный. Первые два типа являются крайними, или предельными.
Системы, относящиеся к «дискретному» типу, состоят в основном из подобных элементов, не связанных между собой непосредственно, а объединенных только общим отношением к окружающей среде.
Жесткий тип систем можно рассматривать как противоположный дискретному. Часто эти системы отличаются повышенной организованностью по сравнению с простой суммой их частей и тем, что обладают совершенно новыми свойствами. Разрушение одного отдельного органа губит всю систему.
Централизованный тип систем содержит одно основное звено, которое организационно, но не обязательно геометрически, находится в центре системы и свя­зывает все остальные звенья или даже управляет ими.
В теории систем можно выделить три основных принципа.
1. Принцип сильного звена активных систем. Эффективность таких систем повышается за счет одного сильного звена.
2. Принцип обратных связей. Обратные связи являются также фундаментальным понятием кибернетики и потому рассмат­риваются в следующей главе.
3. Принцип возникновения новых свойств и функций при объединении элементов в систему (принцип эмерджентности). Эти свойства иногда называют эмерджентными, они не могут быть предсказаны на основе знания частей и способа их соединения. Например, в состав сахара входят только С, Н, О, которые сами характерного вкуса сахара не имеют. Последний появляется лишь тогда, когда эти три элемента образуют определенную систему.
Более сложным примером являются 20 аминокислот, которые не обладают свойством самовоспроизведения, но бактерии, из которых они могут быть составлены, таким свойством обладают. В подобных «крайних случаях» выявляются элементарные системы, лишенные элементов и структуры в данной объектной области.
Например, элементарная биологическая система — клетка — не имеет биологических элементов, хотя и содержит химические и физические компоненты. Элементарная геологическая система — минерал — тоже не имеет геологических элементов и структуры, но обладает кристаллохимической структурой и разного рода компонентами.
Теория систем привела к появлению общего системного подхода, согласно которому Вселенная в пределах космологического горизонта представляет собой самую крупную из известных науке систем. В процессе своего развития Вселенная создает определенные подсистемы, характеризующиеся различными масштабами, открытостью и неравновесностью.
В качестве примеров можно продемонстрировать принципы, выделяемые в системном анализе.
1) описание части с учетом ее места в целом;
2) проявление частями разных свойств и характеристик в зависимости от уровня (отношения) расположения части в целом;
3) зависимость элемента от среды;
4) взаимозависимость и взаимосвязь части и целого (часть обусловливает целое и наоборот);
5) в объекте действует не только механическая причинность, но и система причинных связей, которая выступает как целесообразность;
6) источник преобразования целого (системы) лежит внутри него.
Вместе с тем считается, что изучение сложнодинамической системы требует сопряжения трех плоскостей ее исследования: предметной, функциональной и исторической. Все эти принципы и плоскости в той или иной степени входят в принципы диалектики.
Системный подход (метод) находится как бы между редукционизмом и холизмом.
Редукционизм обеспечивает сведение какого-либо явления к его фундаментальным неделимым составным частям, например в атомизме — к неделимым атомам. В этом подходе части превалируют над целым.
Холизм провозглашает, что целое всегда предшествует частям и всегда важнее частей. Это направление активно развивается в организмических философских концепциях, в которых организм рассматривается как открытая система, характеризующаяся наличием всех типов обмена между системой и средой, включая обмены веществом и энергией.
Применение системного анализа предполагает реализацию следующих этапов исследований (или методологических требований).
1. Выделенные элементы первоначально берутся сами по себе, вне исследуемого целого, в том виде, в каком они существуют в качестве самостоятельного материального образования.
2. Исследуется структура устойчивых связей, возникающих между элементами в результате их взаимодействия.
3. Структура становится системой координат для дальнейших исследований.
Таким образом, поведение каждого элемента целостного объекта, его воздействие на другие элементы следует объяснять не из него самого, а из структуры целого, учитывая расположение всех других элементов, их взаимосвязь, качественные и количествен­ные характеристики.
Особое значение системного метода заключается в том, что он соединяет философию и частные науки.
Одной из попыток продолжить разработку этого метода является развитие общей типологии систем.
Системность является атрибутом материи и, кроме того, важнейшей характеристикой сознания. Она есть всеобщая форма бытия.
Теория систем тесно связана с философской категорией «целое», которая представляет собой определенный конечный класс систем, достигших в своем развитии зрелости, завершенности. Понятие «целое» отражает тот момент развития, когда процессы, характеризующие восходящую и нисходящую стадии развития, находятся в относительном равновесии. Целое еще определяют как организованную систему, и именно в связи с системой это понятие приобретает свой полный смысл (В. С. Готт, В. И. Жог).
Однако «системное движение», общая теория систем и системный метод не превратились в науку или философское направление. Дело в том, что и определения основных понятий, и формулировка принципов достаточно «рыхлые», что обеспечило большую общность этих подходов, но лишило их конкретного исследовательского аппарата.
4.2.Концепция глобального эволюционизма
Появление принципа глобального эволюционизма означает, что в современном естествознании утвердилось убеждение в том, что материя, Вселенная в целом и во всех ее элементах не могут существовать вне развития.
рис. 1
Этот принцип означает, что концепция глобального эволюционизма отражается фундаментальными законами и закономерностями мироздания.
Установление закономерности явлений необходимо свидетельствует о наличии законов, но сама закономерность законом не является.
Закон - необходимая, внутренне присущая природе явлений реаль­ного мира тенденция изменения, движения, развития, определяющая общие этапы и формы процесса становления и самоорганизации развивающихся систем явлений природы и общества. Как необходимое и существенное отношение закон осуществляется через диалектическое переплетение связей взаимодействия, причинных, функциональных и иных связей.
Универсальные законы мироздания выражаются в фундаментальных закономерностях. Установление таких закономерностей — задача науки.
Это принципиально новый для естествознания взгляд на вещи, хотя сама идея эволюции родом из XIX в. Наиболее сильно она прозвучала, как известно, в учении Ч. Дарвина о происхождении видов. (Справедливости ради надо отметить, что Дарвину принадлежит не столько сама идея эволюции, сколько предложенный механизм ее осуществления; эволюци­онные же представления обсуждались и раньше.) Эта концеп­ция легла в основу рождавшейся теоретической биологии. Эволюционное учение оказало сильнейшее влияние на умы совре­менников Ч. Дарвина, однако перебраться через пропасть, отделявшую науки о живом от наук о неорганическом мире, в XIX в. оно так и не сумело, ограничив свое действие растительным и животным миром. Пожалуй, лишь в социологии была сделана попытка прямого переноса дарвиновских идей (Г. Спенсер), но это было уже за пределами естествознания. Классические же фундаментальные науки, составлявшие основу ньютоновской картины мира, остались совершенно не затронутыми ни буквой, ни духом эволюционного учения. Вселенная в целом представлялась равновесной и неизменяемой. А поскольку время ее существования бесконечно, то вполне вероятен шанс появления в результате случайных локальных возмущений наблюдаемых неравновесных образований с заметной организацией своих структур (галактик, планетных систем и т. д.).
Точно таким же «противоестественным» явлением, или артефактом (лат. arte - искусственно + factus - сделанный), выглядело появление жизни на нашей планете. И по всему выходило, что такого рода «отклонения» в существовании Вселенной — явления временные и со всем остальным космосом никак не связанные. Таков был довольно грустный итог естественно-научной картины мира в XIX в.
В нашем веке все радикально поменялось. Первую крупную брешь в антиэволюционном настрое классической физики пробило в начале 20-х гг. открытие расширения Вселенной, или иначе — ее нестационарности. Но если Вселенная расширяется, галактики разбегаются друг от друга, то встает вопрос о силах, сообщивших галактикам начальную скорость и необходимую для этого энергию. Современное (конца XX в.) естествознание считает, что оно может ответить на этот вопрос. Таким ответом является теория Большого взрыва, воспроизводящая процессы зарождения нашей Вселенной из некоего исходного состояния с последующей эволюции, приводящей в конечном счете к ныне наблюдаемому ее облику. Эта теория более или менее прочно утвердилась в естествознании в 70-е гг., хотя сама идея была предложена еще в 40-е годы.
Не вдаваясь в детали, подчеркнем радикальное обновление наших представлений об устройстве мироздания: Вселенная нестационарна, она имела начало во времени, следовательно, она исторична, т. е. эволюционирует во времени. И эту 20-миллиардолетнюю эволюцию в принципе можно реконструировать!
Таким образом, идея эволюции прорвалась в физику и космологию. Но не только в них. В последние десятилетия благосклонное отношение к эволюционным представлениям начала проявлять и химия.
До сей поры проблема «происхождения видов» вещества химиков не волновала. Однако ситуация изменилась, когда концепция Большого взрыва указала на историческую последоательность появления во Вселенной различных элементов. Ведь в первые мгновения жизни Вселенной в ней было так горячо, что ни один из компонентов вещества (атомы, молекулы) не мог существовать. Лишь в конце первых трех минут образовалось небольшое количество ядерного материала (ядер водорода и гелия), а первые «нормальные», целые атомы легких элементов возникли через несколько сотен тысяч лет после взрыва. Звезды первого поколения начинали жизнь с ограни­ченным набором легких элементов, из которых в результате самопроизвольного синтеза и образовалось впоследствии все разнообразие таблицы Менделеева. Так что в ней, возможно, зафиксирована не только структурная упорядоченность хими­ческих элементов, но и реальная история их появления.
Еще более любопытная картина обнаруживается при наложении идеи эволюции на процесс образования сложных молекулярных соединений. Привычная нам дарвиновская эволюция показывает непрерывное нарастание сложности организации растительных и животных организмов (от одноклеточных до человека) через механизм естественного отбора. Миллионы видов были отбракованы этим механизмом, остались лишь самые эффективные. Поразительно, но нечто похожее, по-видимому, происходило и тогда, когда природа только «готовилась» к порождению жизни. Об этом говорит тот факт, что из более чем 100 известных химических элементов основу всего живого составляют только шесть: углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Их общая доля в живых организмах составляет 97,4%. Еще 12 элементов дают примерно 1,6%.
Мир собственно химических соединений не менее диспропорционален. Ныне известно около 8 млн химических соединений. 96% из них — это органические соединения, составленные из все тех же 6 — 18 элементов. Из всех остальных химических элементов природа почему-то создала не более чем 300 тыс. неорганических соединений. Столь разительные несоответствия невозможно объяснить различной распространенностью химических элементов на Земле или даже в Космосе. Она совсем другая. Потому налицо совершенно очевидный «отбор» химических элементов, свойства которых (прочность и энергоемкость образуемых ими химических связей, легкость их перераспределения и т. п.) «дают преимущество» при переходе на более высокий уровень сложности и упорядоченности вещества.
Тот же механизм отбора просматривается и на следующем «витке» эволюции: из многих миллионов органических соединений в построении биосистем заняты лишь несколько сотен, из 100 известных аминокислот для составления белковых молекул живых организмов природой использовано только 20 и т. д. На такого рода факты и опираются представления о «предбиологической эволюции», т. е. эволюции химических элементов и соединений.
Уже сформулированы первые теории химической эволюции как саморазвития каталитических систем. Конечно, в этой области еще очень много неясного, малообоснованного и т. д., но важен сам факт «обращения» современной химии в «эволюционную веру».
В XX в. эволюционное учение интенсивно развивалось и в рамках его прародительницы -биологии.
4.3. Основные идеи глобального эволюционизма
Одна из важнейших идей европейской цивилизации — идея развития мира. В своих простейших и неразвитых формах (преформизм, эпигенез, кантовская космогония) она начала проникать в естествознание еще в XVIII в. (см. 7.2 и 7.4). Но уже XIX в. по праву может быть назван веком эволюции. Сначала в геологии, затем биологии и социологии теоретическому моделированию развивающихся объектов стали уделять все большее и большее внимание.
Но в науках физико-химического цикла идея развития пробивала себе дорогу очень сложно. Вплоть до второй половины XX в. в ней господствовала исходная абстракция закрытой обратимой системы, в которой фактор времени не играет роли. Даже переход от классической ньютоновской физики к неклассической (релятивистской и квантовой) в этом отношении ничего не изменил. Правда, в классической термодинамике был сделан некоторый робкий прорыв — введено понятие энтропии и представление о необратимых процессах, зависящих от времени. Этим самым в физические науки была введена «стрела времени». Но, в конечном счете, и классическая термодинамика изучала лишь закрытые равновесные системы, а неравновесные процессы рассматривались как возмущения, второстепенные откло­нения, которыми следует пренебречь в окончательном описании по­знаваемого объекта.
Проникновение идеи развития в геологию, биологию, социологию, гуманитарные науки в XIX- первой половине XX в. происходило независимо в каждой из этих отраслей познания. Философский принцип развития мира (природы, общества, человека) не имел общего, стержневого для всего естествознания (а также для всей науки) выражения. В каждой отрасли естествознания он имел свои (независимые от другой отрасли) формы теоретико-методологической конкретизации.
Только к концу XX в. естествознание нашло теоретические и методологические средства для создания единой модели универсальной эволюции, выявления общих законов природы, связывающих в единое целое происхождение Вселенной (космогенез), возникновение Солнечной системы и нашей планеты Земля (геогенез), возник­новение жизни (биогенез) и, наконец, возникновение человека и общества (антропосоциогенез). Такой моделью является концепцияглобального эволюционизма. В этой концепции Вселенная предстает как развивающееся во времени природное целое, а вся история Все­ленной от Большого Взрыва до возникновения человечества рассмат­ривается как единый процесс, в котором космический, химический, биологический и социальный типы эволюции преемственно и генетически связаны между собой. Космохимия, геохимия, биохимия отражают здесь фундаментальные переходы в эволюции молекулярных систем и неизбежности их превращения в органическую материю.
В концепции глобального эволюционизма подчеркивается важнейшая закономерность - направленность развития мирового целого на повышение своей структурной организации. Вся история Вселенной — от момента сингулярности до возникновения человека — предстает как единый процесс материальной эволюции, самоорганизации, саморазвития материи.
Важную роль в концепции универсального эволюционизма играет идея отбора: новое возникает как результат отбора наиболее эффективных формообразований, неэффективные же инновации отбрако­вываются историческим процессом; качественно новый уровень организации материи окончательно самоутверждается тогда, когда он оказывается способным впитать в себя предшествующий опыт исто­рического развития материи. Эта закономерность характерна не только для биологической формы движения, но и для всей эволюции материи. Принцип глобального эволюционизма требует не просто знания временного порядка образования уровней материи, а глубо­кого понимания внутренней логики развития космического порядка вещей, логики развития Вселенной как целого.
На этом пути очень важную роль играет так называемый антропный принцип. Содержание этого принципа в том, что возникновение человечества, познающего субъекта (а значит, и предваряющего социальную форму движения материи органического мира) было возможным в силу того, что крупномасштабные свойства нашей Вселенной (ее глубинная структура) именно таковы, какими они являются; если бы они были иными, Вселенную просто некому было бы познавать.
Этот принцип имеет более глубокий смысл —природный принцип самопознания (саморазвития).
рис. 2
На первом этапе идет процесс познания Природы самой себя, а далее начинаются природные процессы саморазвития. Видимо, в этом принципе саморазвития и заключается самый сокровенный смысл понятия «глобальный эволюционизм». В связи с эти следует, видимо следует отметить, что человек находится пока еще на первой стадии Познания себя самого. Современная наука характеризует сознание человека как «бессознательное» (З.Фрейд), а сознание общества как «коллективно-бессознательное (К.Юнг). Само-Развитие может начаться лишь после как человек и общества станут характеризоваться категорией „сознательное“ и „коллективно-сознательное“.
Данный принцип указывает на глубокое внутреннее единство универсальных закономерностей исторической эволюции Вселенной, Универсума и предпосылок возникновения и эволюции органического мира вплоть до антропосоциогенеза.
Понимание содержания таких универсальных связей, глубинного внутреннего единства структуры нашего мира (Вселенной) дает ключ к теоретическому и мировоззренческому обоснованию программ и проектов будущей деятельности человеческой цивилизации.
В настоящее время идея глобального эволюционизма — это не только констатирующее положение, но и регулятивный принцип. С одной стороны, он дает представление о мире как о целостности, позволяет мыслить общие законы бытия в их единстве, а с другой — ориентирует современное естествознание на выявление конкретных закономерностей глобальной эволюции материи на всех ее структурных уровнях, на всех этапах ее самоорганизации.
Современный эволюционизм в научных дисциплинах биологического профиля предстает как многоплановое учение, ведущее поиск закономерностей и механизмов эволюции сразу на многих уровнях организации живой материи: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном и даже биогеоценотическом. Наиболее выдающиеся успехи достигнуты, конечно, на молекулярно-генетическом уровне: расшифрован генетический механизм передачи наследуемой информации, выяснены роль и структура ДНК и РНК, найдены методы определения последовательностей нуклеотидов в них и т. п. Синтетическая теория эволюции (синтез генетики и дарвинизма) развела процессы микроэволюции (на уровне популяций) и макроэволюции (на надвидовых уровнях), установила в качестве элементарной эволюционной единицы популяцию и пр. Таким образом, именно дарвиновская концепция эволюции стала тем основным руслом, в которое вливаются многочисленные потоки разнородного специализированного биологического знания.
Идея эволюции праздновала успех и в других областях естествознания — в геологии, например, окончательно утвердилась концепция дрейфа континентов; а такие науки, как экология, биогеохимия, антропология, были изначально „эволюционны“.
Поэтому современное естествознание вправе провозгласить лозунг: „Все существующее есть результат эволюции!“. Укорененность в нынешней научной картине мира представления о всеобщем характере эволюции является ее главной отличительной чертой. В биологии концепция эволюции имеет давние устойчивые традиции. А вот физика и химия к таким идеям только привыкают. Облегчить этот процесс, видимо, призвано новое меж­дисциплинарное научное направление (появившееся в 70-х гг.) — синергетика. Она претендует на то, что способна описать движущие силы эволюции любых объектов нашего мира.
Процесс эволюции на нашей планете тесно связан с процессом эволюции Вселенной и длится миллиарды лет. Этот процесс состоит из более мелких эволюционных процессов, каждый из которых продолжается миллионы лет. В теории эволюции появляются масштабы времени, на много порядков превосходящие масштабы, соответствовавшие процессам в физике или химии. Как говорил Дж. Холдейн, „самый длительный из периодов времени, с которыми мы имеем дело, превышает самый короткий более чем в 1022 раз“.
4.4. ПРОЦЕСС РАЗВИТИЯ ЖИВОГО
Концепция глобального эволюционизма развивалось вначале в рамках своей прародительницы -биологии. В биологии эволюционные изменения — это те, благодаря которым потомки какой-нибудь группы организмов начинают радикально отличаться от своих предков морфологически, физиологически и психологически.
Биологическая эволюция — необратимое и в известной степени направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава, популяций, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом.
Популяция — совокупность особей определенного вида, в течение длительного времени (большое число поколений) населяющих определенное пространство, внутри такой совокупности особей практически осуществляется в той или иной степени панмиксия; популяция отделена от соседних таких же совокупностей особей той или иной степенью давления изоляции.
Это низшая самостоятельная эволюционная структура. Она выступает в эволюционном процессе как экологическое, морфологическое и, наконец, что самое важное, генетическое единство.
Эволюция живого представляет собой результат нарушения генетического равновесия в популяциях.
Как известно, для поддержания генетического равновесия прежде всего необходимо, чтобы либо мутаций не происходило вовсе, либо частоты прямых и обратных мутаций были одинаковы, т. е. мы можем отразить это в форме тождества
Данное тождества позволяет осознать, что до тех пор, пока тождество не нарушается — эволюционный процесс является непроявленным. Но это не значит, что он отсутствует. Он может носить латентный, срытый характер. Постепенное количественные изменения на каком либо — этапе эволюции проявляются в качественном изменении. Возникают мутационные процессы.
Мутационный процесс - характеризует изменение наследственных свойств организмов. возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами.
В основе генетического равновесия в популяции, отражаемого данным тождеством, лежит закон Харди-Вейнберга, суть которого состоит в том, что при определенных условиях частоты различных аллелей одного гена остаются из поколения в поколение неизменными.
Аллель (от греч. alleon — друг друга, взаимно)-одно из возможных структурных состояний гена. Число аллелей каждого гена практически неисчислимо.
Определяющим (направляющим) в эволюции являются относительные равновесия биосферы. Ключевые природные системы, в пределах которых осуществляется эволюция, — это биоценоз и биогеоценоз.
Биоценоз - совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями между собой.
Биогеоценоз — взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергией; биогеоценоз — одна из наиболее сложных природных систем.
Последний представляет собой равновесную природную систему, образовавшуюся в результате компенсаций всех биосферных воздействий в пределах частей соответствующих геосфер. Только тогда, когда энергетические воздействия неживой природы уравновешиваются живым, возникают устойчивые условия для его существования, т. е. мы снова имеем тождество
Ключевыми природными системами, с которыми имеет дело эволюционный процесс, являются популяция и вид.
Вид — это качественный этап процесса эволюции живого и наименьшая неделимая генетически закрытая система в живой природе. Важнейший признак вида — его полная изоляция в природных условиях, предопределяющая независимость эволюционной судьбы. Время в эволюции определяется числом поколений.
Эволюционируют не особи, а группы особей, т. е. эволюционной единицей оказывается не особь, а популяция. Это самая мелкая из групп, способных к самостоятельной эволюции. Особь в популяции является объектом действия главного эволюционного фактора — отбора.
Естественный отбор представляет собой избирательное (дифференциальное) воспроизводство генотипов или генных комплексов. Полем действия естественного отбора является популяция.
Популяционные волны („волны жизни“) представляют собой колебания численности особей, составляющих популяцию. Среди них могут быть выделены: периодические колебания численности короткоживущих организмов, непериодические колебания числен­ности, вспышки численности видов в новых районах при отсутствии естественных врагов, резкие непериодические колебания численности (связанные с природными катастрофами).
Эволюцию можно рассматривать еще как возникновение адаптации — адаптациогенез. Возникновение приспособленности к среде можно считать основным результатом эволюции.
Мутационный процесс и популяционные волны рассматриваются как факторы - поставщики элементарного эволюцион ного материала для последующего отбора. Изоляция также предшествует отбору.
4.5. ПРОБЛЕМА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ
Проблема происхождения жизни во Вселенной тесно связана с проблемой возникновения жизни на Земле. Эта проблема является одной из наиболее важных, узловых проблем для формирования планетарно-космического взгляда на эволюцию в целом. Рассмотрение этой проблемы следует начинать с анализа основных концепций возникновения жизни на Земле, к которым, в первую очередь, относятся следующие три.
1. Креационистская концепция (креационизм), согласно которой жизнь была создана сверхъестественным существом (существами) в определенный момент (промежуток) времени.
Креационизм мыслится как Божье Творение. Его можно рассматривать и как результат деятельности высокоразвитой цивилизации, создающей различные формы жизни и наблюдающей за их развитием.
2. Концепция панспермии, согласно которой возможен перенос I жизни в космическом пространстве с одной планеты на другую („заражение“ Земли жизнью из космоса).
Концепция панспермии предполагает внезапное появление жизни на планете, но сам механизм образования жизни, якобы имевший место где-то в другой звездной системе, эта концепция не рассмат­ривает. Жизнь вообще очень „цепкая“, и даже в земных условиях способность ее к распространению поражает. В качестве примера можно привести заселение живыми существами вулканических островов, возникающих довольно часто посреди океана. Спустя непродолжительное время на совершенно безжизненных островах появляется жизнь. Что-то приносят в своих перьях птицы, долетающие до этих островов. Водой прибивает обломки дерева с личинками насе­комых, ветром заносит пыльцу растений и т. д. Что касается вулканических пород, то из них быстро образуется плодородная почва, хорошо воспринимающая все, что в нее попадает.
3. Концепция самопроизвольного зарождения — возникновение жизни из неживого вещества (неоднократное). Концепция „самозарождения жизни“ является наиболее логичной. Ее развивали Демокрит, Аристотель, Св. Августин, Ф. Бэкон, Декарт, Бюффон, Ламарк и другие выдающиеся иссле­дователи, которые принадлежали к различным философским шко­лам и направлениям общественной мысли. В XX в. интерес к этой концепции вспыхнул вновь, подпитанный последними достиже­ниями биологии и химии. Важную роль при этом сыграл диалектический материализм, который способствовал возрождению материалистического подхода к изучению вопроса о происхождении жизни. Основные идеи данной концепции могут быть проиллюстрированы работами российского ученого А. И. Опарина и английского исследователя Дж. Б. Холдейна.
А. И. Опарин так выразил свои основные идеи: „Чем ближе, чем детальнее мы познаем сущность процессов, совершающихся в живой клетке, тем больше крепнет в нас уверенность в том, что в них нет ничего особенного, таинственного, не поддающегося объяснению с точки зрения общих для всего сущего законов фи­зики и химии… Жизнь характеризуется не какими-либо определенными свойствами, а особенной, специфической комбинацией этих свойств“.
Опарин не утверждал, что жизнь — явление исключительное. Он писал по этому поводу: „Материя в своем постоянном развитии идет различными путями, и те формы ее движения, которые при этом возникают, могут быть весьма разнообразными. Жизнь как одна из таких форм создается всякий раз, когда для этого создаются надлежащие условия в том или ином пункте Вселенной“.
Кроме этих концепций, достаточно широкое распространение имеют: теория стационарного состояния (жизнь существовала всегда) и концепция возникновения жизни в результате биохимической эволюции, которая хорошо коррелирует с концепцией самозарождения жизни.
С проблемой возникновения жизни тесно связан вопрос о вирусах. Последние рассматриваются многими исследователями как простейшие „живые существа“, хотя у них и нет основных функций живого. Точнее, вирусы — это продукты жизни, а не жизнь на молекулярном уровне. Вирус не обладает способностью к осуществлению процессов метаболизма, поскольку не имеет ни одного из физиологических механизмов, необходимых для осу­ществления этих процессов. Он использует механизмы, которыми обладает „хозяин“, вводя в их действие информацию, необходимую для достижения своих целей.
Вирусы оказываются неспособными к самовоспроизводству до тех пор, пока они не попадают внутрь уже существующего жизненного процесса. Основной вопрос, который ставил здесь Опарин, может быть сформулирован так: „Находятся ли вирусы на магистральном пути развития, ведущего к появлению жизни, или они лежат на ответвлении от этого пути?“ И его ответ сводился к тому, что вирусы - это ответвление.
4.6. НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ИЗ ЭВОЛЮЦИОННЫХ УЧЕНИЙ
Любые теории и гипотезы в биологии получают логическое завершение только тогда, когда они взаимодействуют с основными положениями теории эволюции. Однако способы их взаимодействия очень сложны и имеют много граней.
I.Теория эволюции Ч. Дарвина.
В теории Ч. Дарвина могут быть выделены три принципа.
1. Изменчивость является неотъемлемым свойством живого.
2. В живой природе есть внутреннее противоречие: с одной сто­роны, все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, с другой стороны, зрелыми осо­бями становится незначительная часть потомства.
3. Принцип естественного отбора — центральное ядро теории Дарвина.
Все последующие эволюционные теории, признающие принцип „естественного отбора“, называются „неодарвинистскими“.
Одним из направлений развития дарвинизма является синтетическая теория эволюции, созданная в 30−40-х гг. XX в. (Э. Майр называет сроками создания синтетической теории 1936−1947 гг.). В ней объединены на основе дарвинизма современные биологические концепции: генетико-экологическое, изучение структуры популяции, результаты экспериментальной и теоретической генетики, модели борьбы за существование и естественного отбора. Иногда синтетической теорией называют результат слияния менделизма и дарвинизма. У истоков создания синтетической теории стоят С. С. Четвериков, Р. Фишер, С. Райт, Дж. Холдейн.
I. I. Теорию прерывистого равновесия развивали палеонтологи Н. Эддредж и С. Гулд. В процессе видообразования они выделили фазы продолжительного застоя, чередующиеся с быстрыми скач­кообразными периодами формообразования. Сама по себе идея неравномерности темпов эволюции отнюдь не нова. Еще Дарвин высказывал соображения об относительной кратковременности стадии перехода от одного вида к другому и об относительно длительном существовании „устоявшихся видов“.
III. Теорию номогенеза разработал Л. С. Берг (1876−1950). В 20-х гг. XX в. он выдвинул ряд возражений против теории эволюции Ч. Дарвина. Его собственная теория эволюции основывается на ее изначальной целесообразности. Главным законом этой теории является „автономический ортогенез“, действующий центростремительно и независимо от внешней среды. Все живое, считал Берг, представляет собой ценность и призвано осуществлять идею добра. Он утверждал, что наука, философия и искусство — это три равноправные стороны духовной деятельности человека.
Среди других теорий эволюции можно упомянуть следующие.
1. Ортогенез — изменение организмов в заданном направлении, вынуждаемое некой внутренней силой.
2. Наследование приобретенных признаков — процесс, в котором изменения, возникшие у отдельных организмов, становятся наследуемыми и ведут к постоянным изменениям у их потомков.
3. Сальтационизм — внезапное возникновение новых видов в результате крупных мутаций. Концепция имеет антидарвинов­скую направленность, создана в 1860—1870 гг. А. Зюсом и А. Келликером. Согласно сальтационизму, весь план будущего развития жизни возник еще в момент ее появления, а все эволюционные события происходят в результате скачкообразных изменений (сальтаций) эмбриогенеза.
4. Телеогенез. Для концепций эволюции, основанных на идее о том, что всякое развитие в мире является осуществлением заранее предустановленных целей, есть общее название телеогенез.
4.7.Синергетика как единая парадигма
междисциплинарного исследования
4.7.1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ
Классическое и неклассическое естествознание объединяет одна общая черта: их предмет познания — это простые (замкнутые, изолированные, обратимые во времени) системы. Однако такое понимание предмета познания является сильной абстракцией. Вселенная представляет собой множество систем. Но лишь некоторые из них могут трактоваться как замкнутые системы, т. е. как „механизмы“. Во Вселенной таких „закрытых“ систем меньшая часть. Подавляющее большинство реальных систем открытые. Это значит, что они обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. К такого рода системам относятся биологические и социальные системы, которые больше всего интересуют человека.
Человек всегда стремился постичь природу сложного, пытаясь ответить на вопросы: как ориентироваться в сложном и нестабильном мире? Какова природа сложного и каковы законы его функционирования и развития? В какой степени предсказуемо поведение сложных систем?
В 70-е гг. XX в. начала активно развиваться теория сложных самоорганизующихся систем. Результаты исследований в области нелинейного (порядка выше второго) математического моделирования фюжных открытых систем привели к рождению нового мощного научного направления в современном естествознании — синергетики. Как и кибернетика, синергетика — это некоторый междисциплинарный подход. В отличие от кибернетики, где акцент делается на процессах управления и обмена информацией, синергетика ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения.
Синергетика изучает класс систем, которые относят к диссипативным.
Диссипативная система, с точки зрения синергетики — это в первую очередь хаотическая система, но … Для диссипативных систем характерно то, что режим динамики, возникающий в системе, предоставленной самой себе в течении длительного времени, становится независящим от начального состояния (по крайней мере при вариации начальных условий в некоторых конечных пределах).
Из этих определений следует, что диссипативные системы — это системы саморегулируемые, имеющие собственный вектор Мера (верхний и нижний пределы саморегулирования). Собственный вектор Меры является „жизненный стержнем“ саморегулируемых систем. Множество точек в фазовом пространстве диссипативной системы, посещаемых в установившемся режиме, называют аттрактором.
Простые примеры аттракторов — устойчивое состояние равновесия и предельный цикл, отвечающий режиму периодических автоколебаний (замкнутая фазовая траектория, на которую наматываются все близкие траектории). Диссипативные системы относятся к классу нелинейных систем.
Мир нелинейных самоорганизующихся систем гораздо богаче, чем закрытых, линейных систем. Вместе с тем „нелинейный мир“ сложнее моделировать. Как правило, для (приближенного) решения большинства возникающих нелинейных уравнений требуется сочетание современных аналитических методов с вычислительными экспериментами. Синергетика открывает для точного, количественного, математического исследования такие стороны мира, как его нестабильность, многообразие путей изменения и развития, раскрывает условия существования и устойчивого развития сложных структур, позволяет моделировать катастрофические ситуации и т. п.
Методами синергетики было осуществлено моделирование многих сложных самоорганизующихся систем: от морфогенеза в биологии и некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики и автоколебательных про­цессов в химии до эволюции звезд и космологических процессов, от электронных приборов до формирования общественного мнения и демографических процессов.
4.7.2. ПОНЯТИЕ СИНЕРГИЗМА В ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУКАХ
Итак, предметом синергетики являются сложные самоорганизующиеся системы. Один из основоположников синергетики Г. Хакен определяет понятие самоорганизующейся системы следующим образом: „Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое воздействие. Например, жидкость, подогреваемая снизу, совершенно равномерно обретает в результате самоорганизации макроструктуру, образуя шестиугольные ячейки“.
Таким образом, современное естествознание ищет пути теоретического моделирования самых сложных систем, которые присущи природе, — систем, способных к самоорганизации, саморазвитию.
Основной вопрос теории самоорганизации (синергетики) — существуют ли общие закономерности, управляющие возникновением самоорганизующихся систем, их структур и функций.
4.7.3.ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА САМОРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ
Теория саморганизации, не зная пока общих закономерностей самоорганизаующихся систем, тем не менее определила и классифицировала свойства подобных систем.
Основные свойства самоорганизующихся систем — открытость, нелинейность, диссипативность, т. е.
теория самоорганизации имеет дело с открытыми, нелинейными диссипативными системами, далекими от равновесия.
Закрытые системы. Объект изучения классической термодинамики — закрытые системы, т. е. системы, которые не обмениваются со средой веществом, энергией и информацией. Напомним, что центральным понятием термодинамики является понятие энтропии.
Понятие энтропии. Оно относится к закрытым системам, находящимся в тепловом равновесии, которое можно охарактеризовать температурой Т. Изменение энтропии определяется формулой:
dE= dQ/T, где dQ—  количество теплоты, обратимо подведенное к системе или отведенное от нее.
Именно по отношению к закрытым системам были сформулированы два начала термодинамики.
Первое начало гласит, что в закрытой системе энергия сохраняется, хотя и может приобретать различные формы.
Второе начало термодинамики гласит, что в замкнутой системе энтропия не может убывать, а лишь возрастает до тех пор, пока не достигнет максимума. Согласно второму началу термодинамики, запас энергии во Вселенной иссякает, а вся Вселенная неизбежно приближается к „тепловой смерти“.
Ход событий во Вселенной невозможно повернуть вспять, дабы воспрепятствовать „возрастанию энтропии. Со временем способность Вселенной поддерживать организованные структуры ослабевает, и такие структуры распа­даются на менее организованные, которые в большей мере наделены случайными элементами. По мере того как иссякает запас энергии и возрастает энтропия, в системе нивелируются различия. Это значит, что Вселенную ждет все более однородное будущее.
Вместе с тем уже во второй половине XIX в. и особенно в XX в. биология, прежде всего теория эволюции Дарвина, убедительно показала, что эволюция Вселенной не приводит к понижению уровня организации и обеднению разнообразия форм материи. Скорее, наоборот. История и эволюция Вселенной развивают ее в противоположном направлении — от простого к сложному, от низших форм организации к высшим, от менее организованного к более организованному.
Иначе говоря, старея, Вселенная обретает все более сложную организацию.
Попытки согласовать второе начало термодинамики с выводами биологических и социальных наук долгое время были безуспешными. Классическая термодинамика не могла описывать закономерности открытых систем. И только с переходом естествознания к изучению открытых систем появилась такая возможность.
Открытые системы — это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне вещества, энергии или информации. Постоянный приток вещества, энергии или информации является необходимым условием существования неравновесных состояний в противоположность замкнутым системам, неизбежно стремящимся (в соответствии со вторым началом термодинамики) к однородному равновесному состоянию.
Мир взаимоотношений открытых систем можно отобразить тождеством
(1)
Из этого тождества непосредственно виден „кругооборот энтропии в природе“. Законы сохранения симметрии порождают законы сохранения энтропии:
„То, что от одного тела убудет, то присовокупится к другому“.
Современная наука считает, что открытые системы — это системы необратимые; в них важным оказывается фактор времени, что в таких системах ключевую роль — наряду с закономерным и необходимым — могут играть случайные факторы, флуктуационные процессы. Иногда флуктуация может стать настолько сильной, что существовавшая организация разрушается. Применительно к данному тождеству это означает, что наряду с закономерными и необходимыми процессами, отражаемые в „проявленных“ взаиимоотношениях, существуют еще взаимоотношения „непроявленные“, которые в тождестве определены единичной „перекладиной весов“. Малые, „случайные“ флуктуации в этой перекладине могут вызвать (и вызывают) сильные возмущения в „проявленной“ перекладине весов, в результате которых равновесие, отражающее баланс взаимоотношений, может быть нарушено.
Данное тождество позволяет осознать взаимоотношения между энтропиями открытых систем
(2)
Этот принцип в математике известен как принцип максимина. В противовес этому принципу существует и обратный принцип-принцип минимакса
Эти два принципа существуют в единстве. Они не проивопоставляются друг другу, а взаимодополняют друг друга.
Кроме того, наличие единичной „перекладины“ позволяет переписать данное тождество с учетом „непроявленных“ открытых систем. Раскрывая „баланс взаимоотношений „непроявленных“ открытых систем, получаем следующее тождество
(3)
В этом тождестве баланс взаимоотношений каждой системы связан с балансами других открытых систем формулами. Проявленное тождество будет определяться тождествами.
(4)
При этом, условие баланса взаимоотношений в непроявленной перекладине в явном виде декларирует нормировку произведения непроявленных величин. В результате мы получаем тождество вида (2).
Баланс взаимоотношений в непроявленном тождестве будет отражаться следующими значениями
(5)
Видите, в непроявленной (единичной) перекладине также осуществляются процессы саморегуляции энтропии.
Нелинейность
Из свойств открытых систем современная наука делает вывод, что если большинство систем Вселенной носит открытый характер, то это значит, что во Вселенной доминируют не стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновесность.
Но это не совсем так. Неустойчивость и неравновесность тесно взаимосвязаны друг с другом.
Неравновесность служит источником равновесности, а равновесность может порождать неравновесность.
При этом категории „упорядоченность“ и „неупорядоченность“ оказываются тесно взаимоувязанными с категориями равновесность и неравновесность.
Всегда, когда нарушается равновесность, возникают Силы, расталкиваюшие или приталкивающие „открытые системы“ друг к другу. Эти Силы порождают процессы перехода открытым систем к новому состоянию равновесности. При этом характер протекания переходных процессов носят, как правило, нелинейный характер.
Процессы, происходящие в нелинейных системах, часто носят пороговый характер - при плавном изменении внешних условий поведение системы изменяется скачком. Другими словами, в состояниях, далеких от равновесия, очень слабые возмущения могут усиливаться до гигантских волн, разрушающих сложившуюся структуру и способствующих ее радикальному качественному изменению.
Диссипативность. Открытые неравновесные системы, активно взаимодействующие с внешней средой, могут приобретать особое динамическое состояние — диссипативность, которую можно определить как качественно своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне.
Благодаря диссипативности в неравновесных системах могут возникать новые типы структур, совершаться переходы от хаоса и беспорядка к порядку и организации, возникать новые динамические состояния материи.
Синергетика считает, что в таких системах процессы возникают спонтанно, в результате малых флуктуаций. Но из смысла тождеств, рассмотренных выше, можно осознать, что „спонтанность“ проистекает из нашего незнания взаимоотношений, которые существуют за „горизонтом проявленной перекладины“, т. е. в перекладине, которую мы считаем единичной, возникают некие процессы, которые выходят за пределы допустимого порога саморегуляции в этой перекладине и начинаются взаимодействие всех четырех компонентов тождества.
Понятие диссипативности тесно связано с понятием параметров порядка.
Самоорганизующиеся системы — это обычно очень сложные открытые системы, которые характеризуются огромным числом степеней свободы. Однако далеко не все степени свободы системы одинаково важны для ее функционирования. С течением времени в системе выделяется небольшое количество ведущих, определяющих степеней свободы, к которым „подстраиваются“ остальные. Такие основные степени свободы системы получили название параметров порядка.
В процессе самоорганизации возникает множество новых свойств и состояний. Очень важно, что обычно соотношения, связывающие параметры порядка, намного проще, чем математические модели, детально описывающие всю новую систему. Это связано с тем, что параметры порядка отражают содержание оснований неравновесной системы. Поэтому задача определения параметров порядка — одна из важнейших при конкретном моделировании самоорганизующихся систем.
В этой связи, видимо, можно сделать предположение о том, что взаимоотношения параметров порядка отражают фундаментальные свойства законов сохранения симметрии открытых систем.
4.7.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ САМОРГАНИЗАЦИИ
Главная идея синергетики — это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды.
При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения средой.
Это положение можно отразить следующим тождеством, отражающим законы сохранения симметрии между порядком и беспорядком
И всякий раз, когда равновесность нарушается возникают процессы перехода открытой системы в одно из двух взаимодополнительных состояний, ибо порядок и беспорядок-это два взаимодополнительных системных состояний.
И то, и другое состояние характеризует взаимоотношения „внешнего“ и „внутреннего“. Так, связывая порядок с категорией „внешнее“, а беспорядок к категорией „внутреннее“, мы придем к следующему тождеству, более глубоко раскрывающими взаимоотношения между порядком и беспорядком, между симметрией и асимметрией.
В этих тождествах нет места спонтанности. Они отражают тесную взаимосвязь всех компонент тождества. И если в каком-то компоненте возникло „спонтанное“ возмущение, то оно немедленно приведет уже не к спонтанному изменению остальных трех компонент тождества.
Что такое порядок и беспорядок, хаос? Идея порядка столь же стара, как и само мышление. Понимать — значит упорядочивать чувственные впечатления, выводя из частных общие. И далее — устанавливать соответствие между идеями, синтез идей. Затем — на основании найденных соотношений предсказывать ожидаемые результаты, сопоставляя их с опытом, наблюдением.
Особенно велика роль идеи порядка в естественных науках, ограничивающихся рассмотрением лишь доступной измерениям части мира. Порядок можно отождествить с существованием общих, однотипных отношений в широком классе объектов, явлений.
В математике единственным ограничением хода рассуждений является требование логической обоснованности связей между произвольно выбранными объектами.
В физике эти объекты берутся из окружающего мира и поэтому измеримы. Они уже не могут быть произвольными. К физике сводятся, в принципе, и прочие науки, имеющие дело с более сложными объектами — химия, геология и т. д.
Однако многоуровневость и многомерность тождества „порядок-беспорядок“ порождает сложные матричные причинно-следственные тождества вида
рис. 3
и приводит к тому, что мы не можем выявить эволюционные закономерности, которые существуют в иных „измерениях“ исходного тождества. Поэтому процессы, протекающие за „горизонтом осознанного мира“ рассматриваемого тождества, проявляются для нас как спонтанные.
Особенно наглядно роль таких спонтанных факторов проявляется в точках, которые в синергетике носят название точек бифуркации (раздвоение).
Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации и в этих точках роль случайных факторов резко возрастает. В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности и организации (фазовые переходы и диссипативные структуры — лазерные пучки, неустойчивости плазмы, флаттер, химические волны, структуры в жидкостях и др.).
В точке бифуркации система как бы „колеблется“ перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация (момент случайности) может послужить началом эволюции (организации) системы в некотором определенном (и часто неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая при этом возможности развития в других направлениях. Качественные переходы в самых различных сферах действительности (в природе и обществе — его истории, экономике, демографических процессах, духовной культуре и др.) подчиняются часто одному и тому же математическому сценарию.
Синергетика убедительно показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы — это история образования все более и более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации — от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура). Видимо, следует отметить, что свойства большинства классов систем, способных к самоорганизации, могут быть описаны с использованием матричных тождеств, отражающих законы сохранения симметрии (и асимметрии).
4.7.5. Представления равновесной термодинамики
1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕРМОДИНАМИКЕ
Термодинамика - наука о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями. Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов (начал), которые являются обобщением наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему тел.
Все процессы, протекающие в природе, могут быть разделены на ряд групп.
Они могут быть равновесными или неравновесными. Если система находится в состоянии равновесия (не обменивается энергией, массой, зарядом) с иными системами, то при неизменных внешних условиях такое состояние не меняется со временем. Однако это не является достаточным признаком равновесности. Если в самой системе существует перенос заряда, массы, энергии и т. п., то есть существуют градиенты (перепады) температуры, концентрации и др., состояние будет неравновесным. Пример таких неравновесных процессов — диффузия, теплопроводность, перенос электрического заряда. В равновесных системах градиенты температуры или концентрации отсутствуют. Классическая термодинамика рассматривает системы, близкие к равновесности.
Под влиянием внешних воздействий система может переходить из одного равновесного состояния в другое, проходя через некоторые переходные состояния, не являющиеся равновесными. Такой переход будет обратимым, если его можно совершить в обратном направлении и при этом в окружающей среде не останется никаких изменений. В противном случае мы будем иметь дело с необратимым процессом.
Обратимые и необратимые процессы различаются фундаментальным образом. В качестве примера необратимого процесса можно привести диффузию, приводящую, в простейшем случае, к однородному распределению массы. Примером обратимого процесса служат колебания математического маятника (при пренебрежении трением, другими потерями энергии). Именно необратимые процессы указывают направление течения времени.
Первый закон (начало) термодинамики — закон сохранения энергии в замкнутой (изолированной) системе в случае, когда в ней имеют место механические и тепловые процессы. Полная энергия замкнутой системы не изменяется (вечный двигатель первого рода невозможен): то есть предполагается, что возможен полный переход тепловой энергии в механическую и обратно. Однако в начале XIX в. опыт конструирования тепловых машин показал, что это невозможно. Коэффициент полезного действия тепловых машин всегда меньше единицы (часть теплоты неизбежно рассеивается в окружающую среду). Для любой тепловой машины всегда необходимы три элемента — нагреватель, рабочее тело, холодильник.
Второй закон термодинамики обобщает этот факт. В 1850 г. немецкий физик Р. Клаузиус (1822−1888) | сформулировал второе начало: невозможен процесс, при котором теплота переходила  бы самопроизвольно от более холодных тел к более нагретым.
Независимо от Клаузиуса в 1851 г. У. Томсон (лорд Кельвин) (1824−1907) дал второму началу формулировку: невозможно построить периодически действующую тепловую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и охлаждению теплового резервуара.
На кухне работает холодильник. Это обычная тепловая машина. Нагревателем в нем являются охлаждаемые продукты, рабочим телом — фреон, холодильником — окружающий воздух. Тепловая энергия отнимается от продуктов и передается окружающей среде за счет работы компрессора. То есть циклические процессы конденсации и испарения рабочего тела обеспечиваются внешним по отношению к системе источником энергии.
В 1854 г. Клаузиус ввел понятие энтропии. При температуре Т изменение энтропии dS изолированной системы при сообщении последней теплоты dQ определяется соотношением
dS = dQ/T
При обратимых процессах полное изменение энтропии системы равно нулю. Однако если процесс необратим, то dS > 0. То есть энтропия замкнутой системы при необратимых процессах возрастает.
В 1872 г. Л. Больцман (1844−1906) установил, что возрастание энтропии обусловлено переходом системы из менее вероятного состояния в более вероятное. Иными словами, эволюция замкнутой системы осуществляется в направлении наиболее вероятного перераспределения энергии по отдельным подсистемам.
На основании этого возникла драматическая формулировка второго начала термодинамики, принадлежащая Клаузиусу: „Энтропия Вселенной возрастает“. Из этого утверждения следует, что Вселенная движется к тепловой смерти“. Все виды энергии во Вселенной в конце концов перейдут в энергию теплового движения, равномерно распределенную по веществу. Все макроскопические процессы, определяющиеся переносом энергии, массы, заряда, прекратятся.
Действительно, при таком „сценарии“ развития Солнце, звезды в какой-то момент израсходуют запасы энергии, излучив их во всех направлениях. Ярко |светящиеся звезды погаснут. Все существующие в природе перепады температур выровняются, и все тела приобретут некоторую одинаковую среднюю температуру. При этом, в соответствии с законом сохранения энергии, полная энергия Вселенной сохранится. Но исчезнет вся жизнь, ни одна машина не сможет прийти в движение. Столь мрачная картина „тепловой смерти“ основана на предположении, что второе начало термодинамики применимо без ограничений, абсолютно во всех областях физики, во всех точках пространства, во все моменты времени.
Какие возражения могут быть сформулированы против этой гипотезы?
Во-первых, второе начало термодинамики (или закон возрастания энтропии) получено обобщением данных наблюдений и опытов, относящихся к ограниченным (пусть и очень большим) системам. Распространение же этого начала на всю Вселенную есть очень грубая экстраполяция, для которой нет достаточных оснований.
Во-вторых, Вселенная не является изолированной системой. По современным представлениям она неоднородна, нестационарна.
В-третьих, за счет существующих взаимодействий, в первую очередь — гравитационных, роль в эволюции отдельных областей Вселенной играют флуктуации, случайности, никак не учтенные классической термодинамикой.
Гипотеза „тепловой смерти“ не согласуется с наблюдениями над Вселенной в ее современном состоянии, а также с выводами, которые можно сделать из известного нам прошлого Вселенной. Наблюдается непрерывный рост разнообразия, эволюция в направлении возникновения более сложных форм.
Наконец, эта гипотеза не согласуется и с законами сохранения симметрии, отражающих эволюцию причинно-следственных отношений ( рис. 3).
2. ПОНЯТИЕ СЛОЖНОЙ НЕРАВНОВЕСНОЙ СИСТЕМЫ
Теория относительности, изучающая универсальные физи­ческие закономерности, относящиеся ко всей Вселенной, и квантовая механика, раскрывающая законы микромира, нелег­ки для понимания, и тем не менее они имеют дело с системами, которые с точки зрения современного естествознания считают­ся простыми. Простыми в том смысле, что в них входит неболь­шое число независимых переменных, т. е. величин, меняющих свое значение, и поэтому взаимоотношения между ними подда­ются математической обработке и подчиняются универсальным законам.
Однако, помимо простых, существуют сложные системы, которые состоят из большого числа независимых переменных и, стало быть, большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее исследование объекта — выведение закономерностей его функционирования. Трудность изуче­ния таких систем объясняется еще и тем обстоятельством, что чем сложнее система, тем больше у нее так называемых эмерджентных свойств, т. е. свойств, которых нет у ее частей и которые выступают следствием эффекта целостности системы (табл. 5).
Таблица 5
Разделение систем по предмету исследования
Простые
Сложные
Устойчивые
Неустойчивые
Закрытые
Открытые
без обратной связи
С обратной связью
Неживые
Живые
Растительные
Животные
Неразумные
Разумные
Такие сложные системы изучает, например, метеорология - наука о климатических процессах. Именно потому, что метео­рология изучает сложные системы, процессы образования пого­ды гораздо менее известны, чем гравитационные процессы, что на первый взгляд кажется парадоксом. Действительно, почему точно можно определить, в какой точке будет находиться Земля или какое-либо другое небесное тело через миллионы лет, но предсказать погоду на завтра удается не всегда? Потому, что климатические процессы представляют гораздо более сложные системы, состоящие из огромного количества переменных и взаимодействий между ними.
Разделение систем на простые и сложные является фундаментальным в естествознании. Среди всех сложных систем наибольший интерес представляют системы с так называемой обратной связью. Это еще одно важное понятие современного естествознания.
Отличия неравновесной структуры от равновесной заключаются в следующем:
Система реагирует на внешние условия (гравитационное поле и т. п.).
Поведение системы случайно и не зависит от начальных условий, но зависит от ее предыстории.
Приток энергии создает в системе порядок, и, стало быть, энтропия ее уменьшается.
Наличие бифуркации - переломной точки в развитии системы.
Когерентность: система ведет себя как единое целое и как если бы она была вместилищем дальнодействующих сил (такая гипотеза присутствует в физике). Несмотря на то что силы молекулярного взаимодействия являются короткодействующими (действуют на расстояниях порядка 10-8 см), система структурируется так, как если бы каждая молекула была „информирована“ о состоянии системы в целом. Различают также области равновесности и неравновесности, в которых может пребывать система. Ее поведение при этом существенно меняется (табл. 6).
Таблица 6 Поведение системы в равновесной и неравновесной областях
Неравновесная область
Равновесная область
„Адаптация“ системы к внешним условиям путем изменения ее структуры
Необходимость сильных возмуще­ний или изменения граничных усло­вий для перехода из одной структу­ры к другой
Множественность стационарных со­стояний
Одностационарное состояние
Чувствительность к флуктуациям (небольшие влияния приводят к большим последствиям, внутренние флуктуации становятся большими)
Нечувствительность к флуктуациям
Неравновесность — источник по­рядка (все части действуют согласо­ванно) и сложности
Молекулы ведут себя независимо друг от друга
Фундаментальная неопределенность поведения системы
Определение поведения системы линейными зависимостями
Будучи предоставлена самой себе, при отсутствии доступа энергии извне, система стремится к состоянию равновесия — наиболее вероятному состоянию, достигаемому при энтропии, равной нулю. Пример равновесной структуры — кристалл.
К такому равновесному состоянию в соответствии со вторым началом термодинамики приходят все закрытые системы, т. е. системы, не получающие энергии извне. Противоположные по типу системы носят название открытых.
Изучение неравновесных состояний позволяет прийти к общим выводам об эволюции в неживой природе от хаоса к порядку.
4.8. Принципиальные особенности современной
естественно-научной картины мира
4.8.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ САМООРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ
В течение последних трех столетий естествознание развивалось невероятно динамично. Горизонт научного познания расширился поистине до фантастических размеров.
Сегодня на основе научного знания рационализируются, по сути, все формы общественной жизни. Как никогда близки наука и техника. Наука стала непосредственной производительной силой общества. По отношению к практике она выполняет программирующую роль. Новые информационные технологии и средства вычислительной техники, достижения генной инженерии и биотехнологии обещают в очередной раз коренным образом изменить материальную цивилизацию, уклад нашей жизни. Под влиянием науки (в том числе) возрастает личностное начало, роль человеческого фактора во всех формах деятельности.
Вместе с тем радикально изменяется и сама система научного познания. В системе научного знания проходят интенсивные процессы дифференциации и интеграции знания, развиваются комплексные и междисциплинарные исследования, новые способы и методы познания, методологические установки, появляются новые элементы картины мира, выделяются новые, более сложные типы объектов познания, характеризующиеся историзмом, универсальностью, сложностью организации, которые раньше не поддавались теоретическому (математическому) моделированию.
В основе современного научного знания зарождается принципиально новая концепция — концепция самоорганизации. Смысл этой концепции заключается в том, что эволюция природных Событий и Перемен подчинена не является хаотичной, но подчинена строгим эволюционным правилам (принципы самоорганизации). Возникает теория самоорганизации (синергетика), которая ставит цель вместе с другими науками найти эти правила и принципы.
И такие принципы, действительно, существуют.
Из закономерностей иерархических систем вытекают некоторые общие принципы самоорганизации этих систем. Эти принципы являются определяющими для функционирования живых и не живых организмов, строгой эволюционности их развития. Термины самоорганизация, самоуправление, самоадаптация и т. д. не являются чем-то новым. В последние годы они все чаще и настойчивее появляются в самых разных научных приложениях. Однако еще никто не пытался систематизировать эти понятия, показать их всеобщий характер и связь с самыми фундаментальными законами природы.
4.8.1.2. ПРИНЦИП ЦЕЛОСТНОСТИ И САМОДОСТАТОЧНОСТИ
В любой системе существует главное звено, которое является „путеводной нитью“ потянув за которую можно распутать весь „системный клубок“.
Это звено характеризуется двойственным отношением и несет в себе изначальный Замысел все системы. Это значит, что двойственное отношение характеризуются взаимодополнительностью. Поэтому первый вопрос, который встает при анализе целостности системы, является вопросом существования целостного, системного двойственного отношения, из которого затем, используя многомерные весы законов сохранения симметрии этого двойственного отношения на всех уровнях иерархии, выстраивается целостная система.
Подобный подход к понятию целостности, как к системе, обладающей внешней или внутренней двойственностью, в определенной степени выводит само понятие целостности из категории чисто философской, в категорию естественно-научную. Поэтому пока в системе существует ввзаимодополнительность полюсов двойственного отношения, существует и сама система как целое, в рамках заданной двойственности. Нет целостности — нет системы. При разрушении система распадается на отдельные подсистемы, которые, обретая „независимость“, могут стать целостными системами, Но могут и не стать, если они не будут самодостаточными.
Слово „самодостаточность“ сегодня не произносит разве что ленивый, но между словом и смыслом лежит глубокая пропасть. Поэтому частое „употребление“ этого слова превратило его в нечто сугубо подсознательное, а потому неопределенное.
А между тем, самодостаточность является практически синонимом понятия целостности системы и определяет нижнюю минимальную границу целостности системы. Самодостаточные системы обладают свойствами независимости исполнения своих внутренних функций от внешних воздействий, за исключением одной или нескольких „избранных“ системой для этой цели ее оболочек, являющихся ответственными за такое взаимодействие. Если граница целостности будет меньше требуемой для самодостаточности, то система не будет целостной и будет практически представлять собой только часть некоторой самостоятельной подсистемы (системы).
Самодостаточность может иметь (и имеет!) свои количественные характеристики. При этом чаще всего используется пропорция 1/3:2/3, что означает, что любая система будет самодостаточной, если из всей совокупности целевых функций системы 2/3 из них система реализует полностью самостоятельно. Так в социальных системах, при принятии ответственных решений используется квалифицированное большинство голосов — 2/3. Эта же пропорция характеризует в целом и независимость любого государства от влияния иных культур, иностранных капиталов, материальных и духовных ценностей.
Для самодостаточности экономических систем необходимо, чтобы потребность в ресурсах на 2/3 реализовывалась за счет внутренних ресурсов (самофинансирование, самоокупаемость,…).
Эта же пропорция характеризует и деятельность центральной нервной системы, в которой 1/3 приходится на условные рефлексы и 2/3 — на безусловные рефлексы.
В этой связи вексьма симптоматичным выглядит то обстоятельство, что сознание человека, характеризующего его самодостаточность, на 2/3 состоит из подсознания. Поскольку современная наука характеризует созгнание человека как „бессознательное"(З.Фрейд), а сознание общества, как коллективно-бесознательное“ (К. Юнг), то возникает вопрос о том, какова будет структура сознания человека, когда его „бессознательное“ сменится „сознательным“.
Подобные примеры самодостаточности систем можно продолжать до бесконечности.
4.8.1.3. ПРИНЦИП САМОРЕГУЛЯЦИИ (САМОСОХРАНЕНИЯ)
Количественные меры тенденций роста свойств иерархических систем, взятые локально, могут показаться случайно разбросанными во времени и пространстве, но статистически они периодически саморегулируются и отражают определенные общие принципы, присущие жизненному циклу иерархических систем. Одним из начальных мотивов саморегуляции является исправление „недостатков“. Но с устранением одного недостатка с течением времени могут появляться более „сложные недостатки“, которые могут быть упорядоченными в том смысле, что один из них обязательно нужно устранить прежде, чем удастся обнаружить другие.
В основе устойчивости любой целостной системы лежит закономерность двойственности, которая отражается тождеством вида
Пояснить некотроые основные моменты, которые лежат в основе принципа саморгулирования, можно на следующем примере. Так, в общем случае, имея два граничных значения какого-либо параметра, можно сказать, что оптимальное значение для этого параметра будет лежать между этими двумя крайностями. Поэтому проблема саморегуляции сводится к нахождению и использованию именно таких крайних значений.
Необходимо вначале определить граничные условия, т. е. начальные значения двоственного отношения. После этого всё, что мы должны сделать, — это найти спектр возможных решений и, исследовав его, найти точку, которая для рассматриваемого конкретного случая является оптимальной.
Это будет точка „равновесной цены“ между двумя крайними значениями, при которой система находится в равновесии. Можно сказать, в первом приближении, что природа, делая первый шаг, не задумывается о том, является ли ее решение оптимальным, хорошим или даже приемлемым, т. к. это только первое приближение на пути поиска наилучшего, оно служит только отправной точкой.
Но на самом деле природа уже изначально использует два самых важных принципа оптимальности-принцип минимакса и принцип максимина, которые являются взаимодополнительными
Сущность этих принципов мы рассмотрели выше, при анализе свойств открытых систем (2).
Саморегуляция — это процессы, которые связаны с внутренними преобразованиями структуры (и функции), не выходящими за пределы ее границ. Эти процессы реализуются элементами структуры (внутренними подоболочками) и направлены на сохранение работоспособности системы. В кибернетических системах для саморегуляции широко используется принцип отрицательной обратной связи. В наиболее совершенных системах осуществляется компенсация утраченных функций за счет их перераспределения между элементами системы.
Из тождества, отражающего в себе законы созранения симметрии двойственного отношения следует, что устойчивая система будет находиться в равновесии, если между ее двумя противоположными полюсами будет соблюдаться баланс. Тогда всегда процессы, происходящие в этой системе, будут протекать по принципу маятника, при его движении от одного противоположного полюса системы к другому, осуществляя, таким образом, принцип саморегулирования, который находит свое отражение в диалектическом законе единства и борьбы противоположностей.
Двойственность иерархических систем является движущей силой иерархических систем. В процессе функционирования по принципу маятника происходят циклические преобразования системы из одного состояния в противоположное, осуществляя таким образом принцип саморегулирования. В социальных системах, например, такими противоположными полюсами являются формы управления государством — демократическое и авторитарное.
Однако в любом случае, при движении системы от одного полюса к другому, сумма ее „кинетической и потенциальной энергии“ будет являться постоянной величиной.
В любой системе это тождество отражает законы сохранения энергии, т. е. является константой.
Эта константа и составляет сущность принципа саморегулирования иерархических систем, в основе которого лежит закономерность сохранения двойственности системы. Этот принцип справедлив для всех иерархических систем. Так, в теории ядра атома этот принцип находит свое отражение в возникновении самосогласованного поля. Следует отметить, что процессы саморегуляции систем контролируются закономерностью замкнутости систем. Именно эта закономерность осуществляет проверку целевой функции системы на предельные значения ее параметров, в том числе и параметров, характеризующих ее структурную сложность. При выходе параметров за пределы ограничений, начинается трансформация системы и целевой функции в соответствии со сценариями, предусмотренными закономерностью о замкнутости системы.
По этой причине принципы саморегуляции будут выполняться далеко не во всех системах. Устойчивость и неустойчивость процессов саморегуляции во многом определяется взаимоотношениями между структурой и функцией системы.
Так теория управления доказывает, что управление в многоуровневых системах является не устойчивым уже при трехзвенном уровне управления. Это является еще одним подтверждением, что число уровней иерархии в естественных системах является ограниченным, что принципы саморегуляции будут работать только в том случае, если „работают“ другие закономерности иерархических систем, обеспечивающих их целостность. Поэтому в технических и общественных многоуровневых системах это вызывает необходимость разрабатывать и совершенствовать механизмы управления, механизмы регуляции.
4.8.1.4. ПРИНЦИП САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
Структурная ограниченность играет важную роль в саморазвитии иерархических систем, как бы вынуждая иерархическую систему осуществлять переход к новому уровню иерархии и начинать строить новую систему на новой „элементной“ базе. Поэтому можно сказать, что иерархические системы обладают „генетическими“ способностями к самовоспроизведению. Этот принцип лежат в основе эволюционного развития сложных систем, включая и сложные интегрированные системы. В основе механизма самовоспроизведения лежит закономерность о преемственности развития систем. Как только система, в соответствии со сценарием эволюционной интеграции система „замыкается“ в новый базисный элемент, начинает работать механизм самовоспроизведения системы на новом уровне иерархии, в соответствии с ее „генами“, „зашитыми“ в базисном элементе. Принцип самовоспроизведения означает способность систем к копированию и усложнению своей структуры, увеличению уровней иерархии и на определенном этапе эволюции, в соответствии с закономерностью о структурной и функциональной ограниченности и закономерностью о замкнутости иерархических систем, отражает способность к перерождению в новое качество.
С момента зарождения этого нового качества „маятник“ системы начинает движение в противоположную сторону, к противоположному „полюсу“ системы. Особенно важную роль этот принцип играет в процессах эволюции биологических и социальных систем. Биохимические и микроскопические исследования постепенно выявляли все более и более сложные процессы, происходящие в клетке, такие, например, как необыкновенно точная регуляция клеточного метаболизма нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК), которая осуществляется с помощью многих тысяч сложнейших регуляторных белков, поэтому не так просто представить себе, каким образом все это могло возникнуть в результате случайного взаимодействия молекул. Каким образом молекулы, взаимодействуя в соответствии с простыми механистическими законами, смогли объединиться и сформировать непостижимо сложные структуры клетки? Каким образом из клеток рождаются высшие организмы?
Ответ может быть один — в природе существуют естественные механизмы самовоспроизведения. Природа свои эксперименты осуществляет, используя определенные правила „игры“. Все принятые природой принципиальные решения реализуются не случайным образом, а на основе теории „рыночных отношений полезности“, „отношений партнерства и соперничества“, являющихся отношениями двойственности и мультидвойственности.
Каждое более сложное „творение“ природы заключается (упаковывается) в защитную оболочку, имеющую определенный „пароль“ для доступа к внутренним оболочкам и характеризующую их самодостаточность, „суверенитет“ и „не вмешательство во внутренние дела друг друга“. Ученые, говоря об эволюции живой и не живой природы, в основу эволюции ставят принцип естественного отбора, при котором в популяции сходных организмов самые приспособленные к условиям окружающей среды получают преимущества перед другими.
Но отбор не может начаться до того, как возникнет самовоспроизводящаяся система, поскольку без воспроизведения природе не из чего будет выбирать.
И у природы имеется эта простейшая самовоспроизводящаяся система, основанная на закономерности о двойственности (деление пополам) и обладающая высокой селективной избирательностью, за счет чего система может осуществлять „естественный отбор“, основанный на „рыночных“ отношениях мультидвойственности. Жизнь на Земле возникла не случайно, а в соответствии с самыми фундаментальными законами природы, создавшей механизмы самоорганизации материи.
И снова мы можем сказать, что в основе этих механизмов заложены природные механизмы Единого закона эволюции двойственного отношения, сущность которых отражается многомерным матричным тождеством, отражающим законы сохранения симметрии рассматриваемого двойственного отношения.
Сущность такого многомерного причинно-следственного тождества отражена на рис. 3.
4.8.1.5. ПРИНЦИП САМОРАЗВИТИЯ
Принципы самоорганизации материи содержат еще один важнейший принцип самоорганизации. Это принцип саморазвития, определяющий все многообразие окружающей нас действительности. Без этого принципа мир содержал бы множество не отличимых друг от друга объектов (систем), в которых каждая последующая оболочка строится по одним и тем же правилам, общим для всех живых и не живых организмов, строго по своему образу и подобию, т. е. в соответствии с принципом самовоспроизведения.
Но, дублируя вначале полностью текущую оболочку (самовоспроизведение), система на следующем шаге (уровне иерархии) строит новую, уникальную оболочку, которую система не имела ранее (саморазвитие). Строительство этой уникальной оболочки осуществляется в соответствии с закономерностью о замкнутости систем (эволюционная интеграция) и закономерностью о двойственности, которая на каждом уровне иерархии системы, в соответствии с „генами“, содержащимися в базисном элементе, строит в соответствии с закономи сохраннеия симметрии преобразования собственных подпространств „производящую функцию“, которая используется затем в процессе самовоспроизведения системы. Не последнюю роль в реализации принципа саморазвития играет закономерности об ограниченности и замкнутости иерархических систем.
Структурная и функциональная ограниченности систем приводит к тому, что в процессе интеграции системы весь ее мультидвойственный структурный и функциональный спектр все более и более сливается в единый непрерывный спектр. В конечном итоге рождается новая система с более высоким уровнем иерархии, но обладающая на этом уровне иерархии единичным дискретным спектром.
Происходит нормировка целевой функции, о которой будет сказано ниже. Далее, по мере усложнения дискретного спектра системы с новым уровнем иерархии, снова начинается процесс трансформации дискретного иерархического пространства в непрерывное функциональное. Эволюция системы данного класса завершается тогда, когда все возможности создания „единичных“ систем с более высоким уровнем иерархии, в силу закономерности о структурной и функциональной ограниченности, будут исчерпаны.
В этом предельном случае вступает в силу принцип замкнутого круга (инволюционная дифференциация). Природа возвращается на круги своя, начиная эволюцию сначала. Так формируются единые циклы кругооборота материи в природе, так реализуются принципы ее саморазвития.
Тождество
характеризует новый целостный аспект во взаимоотношениях структуры и функции, между веществом и полем, между частицами и волной.
Трансформация дискретного иерархического пространства в непрерывное функциональное пространство, которое замыкается на единичное дискретное пространство, но уже с более высоким уровнем иерархии, демонстрирует не только принцип замкнутого круга, но и единство частицы и волны.
4.8.1.6.ПРИНЦИП САМОНОРМИРОВКИ (ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ)
Принцип самонормирования является самым последним в цепи эволюции любой системы. Он используется природой на заключительном этапе эволюции системы. В результате такого самонормирования сложная система становится „единичной“. Ее внутренняя структура становится с точки зрения внешнего наблюдателя неразличимой.
Части системы становятся частью „1“ и начинают проявлять дробные свойства, характеризуя принцип относительности. Так, принцип самонормирования, являясь следствием проявления закономерности структурно-функциональной ограниченности и замкнутости, виновен в существовании дробных зарядов у кварков, которые в системе более низкого уровня имели целые заряды, но после „свертки“ системы (самонормировки) их заряд становится частью единичного заряда новой частицы и потому проявляется как дробный.
Этот принцип характеризует феномен появления у бесструктурной частицы внутренне-обратной структуры.С точки зрения законов диалектики этот принцип характеризуется законом перехода количества в качество. Всякий раз когда последовательная цепочка понятий, характеризующих количество, формирует замкнутый круг, возникает новое качество, новое, целостное.
Принцип самонормировки отражает относительность эволюции любой системы. Однако понятие относительности имеет самодостаточное значение. Поэтому его можно вынести в отдельный принцип, который вытекает из принципа самонормировки.
Принцип относительности может быть сформулирован следующим образом: всякий процесс природы протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчета.
Поэтому этот процесс будет протекать одинаково и в любой собственной инерциальной системе, имеющей свой собственный набор локальных констант. Во всех инерциальных системах физический закон имеет одну и ту же форму. Поэтому он будет иметь такую же форму и в собственной инерциальной системе. Эта инерциальная система связана с многомерной системой кординат рассматриваемого двойственного отношения.
Из дискретности и замкнутости собственных инерциальных подпространств можно сделать вывод о том, что в каждом собственном подпространстве существует не только свое время, свой диапазон предельных скоростей („скоростей света“), но и то, что в каждом собственном подпространстве будут иметь место и преобразования Лоренца, применительно к локальной „скорости света“.
Это означает, что в каждом собственном подпространстве может иметь место тонкая структура спектра разложения этого подпространства на последовательность кусочно-линейных функций.
Каждое собственное инерциальное подпространство может иметь свое индивидуальное время, свое индивидуальное поле тяготения, свою индивидуальную „скорость света“, свою массу и т. д. Именно в этом и заключается всеобщий принцип относительности, который составляет главный постулат Специальной теории относительности А. Эйнштейна. Но принцип относительности сформулирован в этой теории в усеченном варианте.
Эта неполноценность принципа относительности и является предметом не утихающих дебатов, т. к. порождает неоднозначности толкования типа: „…Возникает вопрос, а нельзя ли в основу понятия одновременности положить какую-нибудь другую скорость, например скорость звука в воздухе. Оказывается можно, и тогда, совершив все те же математические преобразования, приходим к мысли о предельности и постоянстве скорости звука,…“ [В.А. Ацюковский, „Материализм и релятивизм“, Инженер, 1994]. В общем случае, приняв значение некоторой гипотетической скорости большей скорости света, можно прийти к выводу о невозможности превышения именно этой гипотетической скорости. Эти примеры свидетельствуют об относительности самой специальной теории относительности. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо определить собственное инерциальное пространство, в котором существует, или может существовать, какая-либо предельная скорость. Если это собственное инерциальное пространство принять за абсолютное, то все другие вложенные в него собственные инерциальные подпространства будут „привязаны“ к этому пространству. Они будут относительными.
В этом случае предельная скорость собственного инерциального пространства будет для всех остальных подпространств являться „скоростью света“. При достижении предельной скорости „света“ объект попадает в точку 0-перехода, из которой при превышении этой локальной скорости света он попадает в другое собственное подпространство. И так будет до тех пор, пока не будет достигнута абсолютная скорость света, которая является собственным значением нашей Вселенной.
Далее в соответствии с закономерностью о замкнутости (инволюционная дифференциация) собственное пространство приобретает способность порождать абсолютные микрообъекты — собственные микроподпространства, которые могут двигаться со скоростью света. Затем, по мере эволюционной интеграции, по мере роста их внутренней массы и сложности, происходит формирование собственных инерциальных подпространств, каждое из которых будет иметь свой индивидуальный набор собственных значений.
Дискретность и квантованность собственных значений приводит к тому, что и такой параметр, как предельная скорость „света“, будет иметь свое индивидуальное значение. Но поскольку в нашей Вселенной скорость света является абсолютной, то в любом собственном подпространстве этого пространства предельные скорости будут меньше скорости света. Здесь принцип относительности демонстрирует двойственность подхода к собственному пространству нашей Вселенной. Дискретность и квантованность собственных пространств возникает в результате самонормировок, в процессе самоорганизации.
4.8.1.1. ПРИНЦИП САМОВОЗРОЖДЕНИЯ (ЗАМЫСЛА)
Данный принцип как бы выставлен за „скобки“ принципов самоорганизации. Это обосновывается тем, что данный принцип содержит в себе ЗАМЫСЕЛ исходного базисного, двойственного отношения.
Придавая Замыслу Творения конкретный смысл, мы получим причинно-следственную картину разворачивания Замысла Творения в Творение (рис. 3). Творение и Замысел Творения — это не одно и тоже. Это взаимодополнительные категории материального мира. Например, горшечник, который „держит в голове“, замысел нового горшка и сам горшок не являются одним и тем же, но они оказываются тесно взаимосвязаны между собой.
Применительно к современной цивилизации данный принцип, как впрочем и все предшествующие, или не „работают“ вообще, или работают с искажениями. Точнее, они „работают“ только на уровне „бессознательного“:БЫТИЕ определяет сознание». Они характеризуется инерцией бессознательного. При этом «бессознательное» у Природы и у человека совершенно различны. Природа на бессознательном уровне стремится жить в гармонии сама с собой, демонстрируя более высокий уровень своего подсознания, чем человек, который является частью природы, но считает себя ее «царем» и грубо нарушает естественные законы взаимодействия с природой, губит ее непосредственно и опосредственно.
Принципы самоорганизации начнут в полной мере работать только тогда, когда он сможет реализовать иной тип жизнедеятельности —  «СОЗНАНИЕ определяет бытие».
Чем отличается принцип самовозрождения от других принципов самоорганизации? Принцип самовозрождения характеризуется бессмертием сознательного, бессмертием Разума. Он является следствием активной силы сознания, преодолевающей инерцию сил бессознательного.
Этот принцип выражает закон сохранения Замысла, из которого рождается и возрождается любая система, на всех уровнях иерархии материи.
Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что совокупность принципов самоорганизации характеризует свойства природных операционных механизмов Единого закона эволюции двойственного отношения и отражается в свойствах многоуровневого матричного тождества законов сохранения симметрии.
страницы 1 2
© Беляев М. И., «МИЛОГИЯ», 1999-2006г.
Опубликован: 13/04/2006г.,
Сайт ЯВЛЯЕТСЯ ТВОРЧЕСКОЙ МАСТЕРСКОЙ АВТОРА, открытой для всех посетителей.
Убедительная просьба сообщать о всех замеченных ошибках, некорректных формулировках.
Книги «Основы милогии», «Милогия» могут быть высланы в Ваш адрес наложенным платежом,
URL1: www. milogiya2007.ru e-mail: milogiya@narod.ru
Архив 2001 г:URL1: www.newnauka.narod.ru Архив 2006 г: URL1: www. milogiya. narod.ru