Теория самоорганизации
Закономерности самоорганизации
Принципы универсального эволюционизма.

Теория самоорганизации
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, то есть как «механизмы». Во Вселенной таких «закрытых» простых систем меньшая часть. Подавляющее большинство реальных систем открытые и сложные. Это значит, что они обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой.
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? Среди сложных систем особый интерес вызывают самоорганизующиеся системы. К такого рода сложным открытым самоорганизующимся системам относятся биологические и социальные системы, которые более всего значимы для человека.
В 1970-е гг. начала активно развиваться теория сложных самоорганизующихся систем. Результаты исследований в области математического моделирования сложных открытых систем привели к рождению нового мощного научного направления в современном естествознании — синергетики. Как и кибернетика, синергетика — это некоторый междисциплинарный подход. Но если в кибернетике акцент делается на процессах управления и обмена информацией, то синергетика ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения.
Мир самоорганизующихся систем гораздо богаче, чем мир закрытых, линейных систем. Вместе с тем его сложнее моделировать. Как правило, для (приближенного) решения большинства возникающих здесь нелинейных уравнений (порядок выше первого) требуется сочетание современных аналитических методов и вычислительных экспериментов. 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 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.
В отличие от простых, сложные системы имеют следующие основные характеристики:
• множество неоднородных компонентов;
• активность (целенаправленность) компонентов;
• множество различных, параллельно проявляющихся взаимосвязей между компонентами;
• семиотическая (слабоформализуемая) природа взаимосвязей;
• кооперативное поведение компонентов;
• открытость;
• распределенность;
• динамичность, обучаемость, эволюционный потенциал;
• неопределенность параметров среды.
Основной вопрос синергетики — существуют ли общие закономерности, управляющие возникновением самоорганизующихся систем, их структур и функций.



Закономерности самоорганизации
Определение термина «синергетика», близкое к современному пониманию, ввёл Герман Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика».
Главная идея синергетики — 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. Например, в химии такое явление называют автокатализом. В неорганической химии автокаталитические реакции довольно редки, но, как показали исследования последних десятилетий в области молекулярной биологии, петли положительной обратной связи (вместе с другими связями — взаимный катализ, отрицательная обратная связь и др.) составляют саму основу жизни.
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 аттракторов. Аттракторы характеризуют те направления, в которых способна эволюционировать открытая нелинейная среда. (В закрытой системе аттрактор один, и он определяется вторым началом термодинамики — максимальная энтропия.) Иначе говоря, аттракторы — это те структуры (и цели), по направлению к которым протекают процессы самоорганизации в нелинейных средах.
Свойством аттрактора является причудливое переплетение траекторий, порождающее множество точек бифуркаций, то есть пересечений этих траекторий. Поведение системы в точках бифуркаций, кажущееся случайным, на самом деле тончайшим образом зависит от всех прежних состояний системы S(t). Самым простым и известным примером само упорядочения является кристаллизация воды при температуре <0°C. Взглянув на снежинку, очень легко убедиться, что она, в самом деле, удивительно похожа на фрактал.
В процессе самоорганизации возникает множество новых свойств и состояний. Очень важно, что обычно соотношения, связывающие аттракторы, намного проще, чем математические модели, детально описывающие всю новую систему. Это связано с тем, что аттракторы отражают содержание оснований неравновесной системы. Поэтому задача определения аттракторов — одна из важнейших при конкретном моделировании самоорганизующихся систем.
Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты — точки бифуркации. Вблизи точек бифуркаций в системах наблюдаются значительные флуктуации, 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.
Переход от Хаоса к Порядку вполне поддается математическому моделированию. Более того, в природе существует не так уж много универсальных моделей такого перехода. Качественные переходы в самых разных сферах действительности (в природе и обществе — его истории, экономике, демографических процессах, духовной культуре и др.) подчиняются подчас 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).


Принципы универсального эволюционизма.
Нельзя утверждать, что эволюционная теория развития мира признана в науке как единственно верная. Главными оппонентами дарвинизма во всех его формах являются креационисты, признающие акт творения мира. Сторонники теории сотворения мира считают её более точно соответствующей данным современной науки.
Основной постулат эволюции гласит: мир в своей исходной точке был хаотичным и с течением времени упорядочивался и усложнялся. Креационисты утверждают, что в природе главенствует правило: совершенный начальный порядок ухудшается по мере выполнения своего предназначения. Известно, что среди ископаемых форм животных и растений часто отсутствуют промежуточные формы. Сам Ч. Дарвин предсказывал их огромное число, но до сих пор не удалось проследить ни одной непрерывной цепочки эволюции какой-либо одной формы жизни. Даже в истории Homo sapiens ищут недостающие "звенья", подтверждающие постепенное превращение гоминида в человека. Сегодня всё чаще высказывается мнение, что главенствующую роль сыграла не длительная эволюция, а мутагенез, выделивший одну из ветвей гоминидов. Креационисты находят противоречие в самой попытке эволюционной теории классифицировать флору и фауну, составить древо жизни, так как нельзя провести чёткой границы между постоянно изменяющимися эволюционирующими формами.
Дарвинизм не объясняет появление в разломах земной коры более старых геологических наслоений над новыми. Креационисты считают это явление доказательством всемирного потопа, перемешавшего и вновь сформировавшего пласты. Современные исследования по тектонике Земли более убедительно объясняют этот факт в свете эволюции земных оболочек. Креационная теория отвергает деление на геологические эпохи, считая все этапы частями одного общего события, точную дату начала которого можно вычислить. По мнению креационистов, сегодня творения не происходит, и потому оно не может быть объектом научного наблюдения, повторить естественный ход истории нельзя и научно доказать истинность акта творения или эволюционного развития мира нельзя. Исходя из этого, в практике выбирается та гипотеза, которая кажется более правдоподобной с учётом известных науке фактов.
Креационный подход к возникновению мира представлен с целью показать, что в науке идёт непрерывная борьба идей. Для их утверждения или опровержения ведётся теоретический и экспериментальный поиск. В этом суть науки. Замечено: научное знание развивается "по спирали". Часто новая идея – это "хорошо забытая старая". Поднятая на более высокий познавательный уровень с применением современных научных средств поиска. Такова судьба древнейшей идеи о сотворении мира и его единстве. Новый подход к ней осуществлён в общей теории относительности, давшей первую космологическую модель мира. А теория Большого взрыва входит как необходимый компонент в синергетическую естественнонаучную картину мира.
Основу и стратегию формирования такой научной картины мира, объединяющей три сферы бытия – неживую природу, органический мир и социальную жизнь, составляет универсальный эволюционизм. Основные научные проблемы, решаемые целостно в рамках универсального эволюционизма: космологическая эволюция Вселенной, возникновение жизни на Земле, появление разума и далее – социума, переход биосферы в ноосферу, будущее цивилизации. Универсальный эволюционизм – это единство системного и эволюционного подходов на основе базисных общенаучных принципов. В их число сегодня включается и признаётся ведущим принцип развития. Концепция глобального эволюционизма реализует в современной науке представления о развитии Вселенной как едином универсальном процессе. В рамках глобального эволюционизма осуществляется системное исследование саморазвивающихся природных объектов и Вселенной. Универсальный эволюционизм – схема мирового процесса самоорганизации.
Естественные науки дали для разработки идей универсального эволюционизма:
• теорию биологической эволюции;
• теорию нестационарной Вселенной;
• концепции биосферы и ноосферы;
• синергетику.
Данная теория объединяет все области естественнонаучного знания, включает философию, социологию, гуманитарные науки и реализует в целом синергетический подход. В её основе лежат несколько принципов:
• Основной тезис: все уровни организации мира по происхождению связаны между собой в рамках единой суперсистемы – Вселенной. Гипотеза суперсистемы отвергает существование "ортогонального мира", не воспринимаемого нами и не взаимодействующего с нашей Вселенной.
• Глобальный эволюционный процесс развития суперсистемы и её составляющих – это процесс самоорганизации и саморазвития. Он происходит изнутри, при отсутствии внешнего воздействия (нет необходимости в Боге или космическом Разуме).
• Эволюция должна начинаться с относительно "простых" форм движения материи. В процессе саморазвития происходит непрерывный рост разнообразия возникающих структур и сложности их организации. Природа открывает всё новые, потенциально ей присущие формы организации материи. Так возникли живое вещество и его разумные формы.
• Развития нельзя считать хаотичным. Всем уровням организации материи свойственны общие принципы и правила отбора перехода в новое состояние, составляющие систему законов фундаментальных наук.
• Принципы отбора по мере усложнения организации природных систем становятся менее жёсткими, приобретают характер тенденций – "каналов эволюции". В самоорганизации универсален принцип экономии энтропии: сложные системы имеют эволюционные преимущества перед простыми.
• Мировой эволюционный процесс имеет определённую направленность: от простого – к более сложному. По мере роста сложности уменьшается стабильность систем, а это ведёт к ускорению темпа эволюции. С вектором эволюционного процесса связывается стрела времени.
• Все уровни неживой, живой природы, социальной жизни развиваются как диссипативные структуры. Эволюция при этом выступает как целостный процесс, составными частями которого являются физико-химические, биологические, социальные, экологические, культурные процессы.
• Включённость человека в космическую эволюцию имеет гуманистический смысл, отражает соразмерность человеческого мира с остальным. По-новому звучит натурфилософский тезис "человек – микровселенная".
• В ходе глобальной эволюции необходима связь микро- и макроэволюций, взаимообусловленность процессов в микро-, макро- и мега-масштабах. Это означает целостность познавательного процесса осмысления действительности, единство подхода на всех уровнях организации материи.
Принципы универсального эволюционизма сегодня находят всё большее признание в научной среде как основа синтеза знаний. Значительную роль в этом сыграло развёртывание прикладных синергетических исследований в области физики, химии, биологии, социальных явлений и в космологии. Сказывается и общая тенденция к интеграции на современном этапе развития науки. Причём идёт интеграция естественнонаучной и гуманитарной ветвей культуры. Их расхождение исторически было связано со стремлением науки получить объективное знание без его отягощения ценностно-смысловыми структурами человека и общества. В итоге сформировалось монологическое отношение к природе. Гуманитарные науки ориентированы на постижение человека. Потому приоритет в гуманитарной культуре отдается диалогу, смысловому пониманию, для которого внешнего, объективного отражения действительности недостаточно. Сегодня необходим диалог с природой в изучении окружающего мира, осознание его реальности изнутри, с точки зрения людей. Установки глобального эволюционизма на стирание грани между отдельными науками, естествознанием и гуманитарной областью познания выводят науку на более высокую ступень значимости в обществе и способствуют движению к ноосферной цивилизации.
Последнее изменение: Monday 23 May 2016, 14:37