Файл: Системный подход в современной науке..pdf

новением внутренне согласованного функционирования или коллек­ тивного движения в открытых системах за счет их внутренних связей

исо своеобразным учетом их предыдущей «истории».

Всвое время при изучении динамики самовоспроизводящихся ав­ томатов (как разновидности самоорганизующихся систем) Д. Нейман обнаружил уменьшение сложности при изменении качественной оп­ ределенности системы для линейного подхода к изучению динамики автоматов. Изучение феномена самоорганизации привело к измене­ нию традиционных представлений о динамике сложных систем, в том числе за счет освоения нелинейных способов описания. Тем самым

внаучный дискурс вводятся способы описания, позволяющие в науч­ но-теоретическом языке репрезентировать качественные преобразо­ вания объекта. Иными словами, нелинейные способы описания поз­ воляют в этом случае репрезентировать не только изменения коли­ чественных характеристик и параметров состояния рассматриваемо­ го объекта (при сохранении его структурной определенности и общей формы его траектории), но и изменения характера его динамики, на­ пример, так называемое «ветвление» траектории в точке бифурка­ ции и/или «выход» динамики объекта на аттрактор. В традиционном же плане самоорганизация происходит лишь в больших многоэле­ ментных системах, как правило, в системах иерархического строения

испособных к эволюции.

Идея эволюции, в том числе эволюции как направленной самоор­ ганизации, относится к числу наиболее продуктивных идей в науке XX в. К тому же эта идея носит теперь ярко выраженный трансдис­ циплинарный характер. Учитывая трансдисциплинарность современ­ ных трактовок эволюции, а также исключительную широту и общ­ ность современной концепции эволюционизма, отметим, что теперь «мы перестаем смотреть на явления, вещи или объекты, которые тре­ буются описывать такими, какими они есть. Вместо этого мы описы­ ваем явления в терминах того, какими они будут. ...Мы ищем про­ стейшую возможную схему, способную объяснить, как были порож­ дены факты», причем прогноз, это «будущее» мы стремимся описать количественно или по крайней мере эксплицитно18. Тем самым слож­ ность самоорганизующихся систем, определяемая через нелиней­ ность, вынуждает говорить не только о самоорганизации, но и об их эволюции.

В современных концепциях эволюции, в современном понимании эволюции как общенаучной и трансдисциплинарной идеи видное ме­

сто занимают понятия неустойчивости и неравновесности. В этом — одна из важнейших особенностей третьего этапа освоения наукой феномена сложности. Было показано, что системы, не обла­ дающие неустойчивостью, не могут эволюционировать. Теория же эволюции относится не ко всему разнообразию изменений и даже не ко всем видам направленных изменений, а к необратимым измене­ ниям. И в этом смысле эволюция рассматривается как сложный про­ цесс, и по-настоящему она осваивается наукой именно на третьем этапе, причем теперь уже не на традиционном уровне жестко-детер­ министичных законов физики. И. Пригожин писал по этому поводу следующее: «Детерминистические законы физики, некогда бывшие единственно приемлемыми законами, ныне предстают перед нами как чрезмерные упрощения, почти карикатурой на эволюцию»19. Сложность процесса эволюции обнаруживается в необходимости учета ее внутренних механизмов, если мы хотим описать этот про­ цесс в полном объеме.

Действие внутренних механизмов поведения сложной самоорга­ низующейся или даже эволюционирующей системы тесно связано с нелинейностью этой системы, нелинейностью ее природы и дина­ мики. Здесь существенную роль играют флуктуации. Их статус — как онтологический, так и методологический — радикально меняется по мере освоения наукой феномена сложности. Здесь также можно го­ ворить и об изменении методологической культуры. Рассмотрим хо­ тя бы вкратце эти изменения статуса флуктуации.

Долгое время флуктуации рассматривались как инородные образо­ вания; при описании физических объектов от них старались избавить­ ся. Теперь же с возникновением и развитием неравновесной термоди­ намики открытых систем было показано, что флуктуации играют суще­ ственную, конструктивную роль в динамике физических объектов; в оп­ ределенных ситуациях они даже ответственны за возникновение но­ вой качественной определенности рассматриваемого объекта.

В новом подходе к флуктуациям своеобразно сочетаются идея спонтанности и идея детерминистичности. Первая из них несет с со­ бой неопределенность и локальную непредсказуемость поведения системы; вторая же — эксплицитность, предсказуемость, достаточно строгую последовательность смены этапов динамики. Научные ис­ следования последних лет привели к следующей закономерности смены этапов динамики: спонтанные флуктуации -» образование структуры и усиление флуктуаций -» выход на устойчивый режим

и образование упорядоченной стабильной структуры (в процессе са­ моорганизации). Эта закономерность отражает определенный вари­ ант единства во многообразии на первый взгляд хаотичных движе­ ний, причем во многообразии проявлений случайного, сложного.

Действительно, за спонтанно возникающими флуктуациями сле­ дует своеобразный отклик, стремящийся вернуть систему в началь­ ное состояние. Флуктуация рассматривается как случайное явление,

вто время как отклик на нее происходит в соответствии с детерми­ нистскими законами, хотя и, возможно, статистическими (в контекс­ те вероятностно-статистических способов описания). Многочислен­ ными исследованиями случайных флуктуаций было установлено, что

вточке образования новой структуры флуктуации усиливаются, до­ стигая макроскопического уровня, и делают устойчивым новый ре­ жим, который представляет структуру, возникающую вслед за неус­ тойчивостью. Тем самым мы имеем здесь переходный процесс упо­ рядочивающегося взаимодействия компонентов сложной системы, приводящего к образованию устойчивых структур. Именно с образо­ ванием таких структур главным образом связаны процессы самоор­ ганизации. Все это может рассматриваться как еще один шаг науч­ ного дискурса на пути освоения наукой феномена сложности.

Отметим еще раз, что со спонтанно возникающими флуктуациями связывают эффекты неопределенности в динамике объекта и, в част­ ности, неопределенности в процессе его эволюции. Однако неопреде­ ленность в поведении объекта может возникать не только за счет спонтанности флуктуаций. Например, в случае микрообъекта это мо­ жет иметь место за счет его квантовой природы (это может иметь ме­ сто даже в нерелятивистской ситуации). Осознание в науке измене­ ния статуса флуктуаций формирует у многих исследователей убежде­ ние в фундаментальности статистического подхода и относительной самостоятельности вероятностно-статистических способов описания. Действительно, переменные, относящиеся к состоянию систем, кото­ рые описываются в рамках вероятностно-статистических методов, следует понимать в статистическом смысле. «Это означает, — пояс­ няют Г. Николис и И. Пригожин, — что такие переменные представля­ ют собой либо средние значения по мгновенным состояниям на длин­ ном временном интервале, либо, возможно, наиболее вероятные, ко­ торые могут приниматься этими переменными»20.

Тем не менее не следует абсолютизировать фундаментальность статистического подхода и относительную самостоятельность веро­

ятностно-статистических способов описания. На современном этапе освоения наукой случайности и сложности более адекватно говорить одополнительности жестко-детерминистских и вероятностно-статис­ тических способов описания. Это является в определенной мере от­ ражением ситуации, которую Г. Николис и И. Пригожин описывали следующим образом: «С классической точки зрения существует рез­ кое различие между возможностью и необходимостью, между стоха­ стическим и детерминистическим поведением; в действительности же наблюдается более тонкая ситуация. Существуют различные фор­ мы случайности, причем некоторые из них связаны с хаотическим по­ ведением решений простых детерминистических уравнений»21.

Отказ от прежде резкого противопоставления жестко-детерми­ нистских и вероятностно-статистических способов описания отража­ ет общую тенденцию современного научного мышления к повыше­ нию степени свободы мысли (прежде всего мысли теоретика), к ли­ берализации критериев рациональности. В частности, изменения втрактовке статуса флуктуации вместе с развитием нелинейных спо­ собов описания привели к изменениям и в понимании соотношения хаоса и порядка. В картине мира классической науки хаос и порядок различались весьма резко, были часто несовместимы друг с другом. Теперь же можно говорить даже о своеобразном взаимопереходе по­ рядка и хаоса. Как отмечал И. Пригожин, роль случайности измени­ лась теперь настолько, что она (случайность) стала ведущей детер­ минантой человеческого бытия22.

Как уже отмечалось, прогресс в освоении наукой сложности не ус­ траняет стремления исследователей к простоте описания, и в особен­ ности описания тех сложных объектов, которые ранее вообще были недоступны для научно-теоретического исследования. К таким объ­ ектам относится, например, климат. Еще не так давно динамика кли­ мата определялась чисто статистической (вероятностной) природой этого объекта (так сказать, внешним хаосом). Современные же ис­ следования нелинейных динамических моделей климата показали, что его динамика в основном определяется лишь четырьмя фунда­ ментальными параметрами, на которые «накладывается» действие в основном внутренней хаотичности климатического процесса. Ины­ ми словами, здесь оказывается, что сложность и стохастичность ди­ намики физического объекта — не столько внешняя (всего лишь че­ тыре фундаментальных параметра), сколько внутренняя, главным об­ разом вследствие флуктуаций и бифуркаций.

Другим примером в этом плане может служить достаточно про­ стой способ описания такого сложного явления, как электрическая активность мозга в глубоком сне так, как она фиксируется в электро­ энцефалограмме. Это явление можно достаточно эксплицитно репре­ зентировать посредством нового математического объекта — фрак­ тального аттрактора и описать как динамический процесс, включаю­ щий всего лишь пять фундаментальных переменных, на которые при­ мерно так же, как в случае с климатом, «накладывается» внутренняя сложность, хаотичность. Иными словами, мозг ведет себя как систе­ ма с внутренней сложностью и к тому же с локальной непредсказуе­ мостью. Последняя характеристика требует пояснений. Их мы сдела­ ем несколько позже, а сейчас отметим еще один момент, связанный с упрощением описания динамики объектов (вновь здесь имеет мес­ то простота сложного).

Такую процедуру довольно часто можно реализовать, например, через понижение числа степеней свободы нелинейной динамической системы, к которой, вообще говоря, можно отнести и уже упоминав­ шиеся климат и электрически активный мозг. Осуществляется это по­ нижение, с одной стороны, в окрестности точки бифуркации, а с дру­ гой — при «выходе» динамической системы в режим с аттрактором, причем обе стороны реализуются в ситуации фазового перехода. Ме­ тод понижения числа степеней свободы связан еще с одним методом, отражающим установку на простоту сложного, — с так называемым методом агрегирования (укрупнения) в имитационном моделирова­ нии сложных систем, например, в глобальном моделировании эколо­ гических систем.

В современной науке уже не абсолютизируют статус познаватель­ ного регулятива простоты. Например, в свое время известный совре­ менный философ науки М. Бунге не раз даже называл этот регулятив мифом. Теперь уже осознан утопизм прежней методологической установки, доминировавшей на первом и отчасти втором из отмечен­ ных здесь этапов, — установки на простоту, экономность описания

иобъяснения простых объектов.

Вэтом же контексте можно рассматривать и трактовки рациональ­ ности. Рассуждая несколько огрубленно, можно сказать в этой свя­ зи: разуму проще (легче, «экономнее») осваивать более простой объ­ ект. Здесь уместно напомнить знаменитые дискуссии второй полови­ ны XIX в. о статусе принципа экономии мышления. Если заменить ес­ тественный разум искусственным (например, в русле проблематики