Эволюция системы в устойчивом и неустойчивом состоянии

Мы живем в неустойчивом мире, где эволюция, катастрофы и процессы перестройки идут рядом. Классическая европейская наука (эпоха Возрождения – конец ХХ века) была построена для систем, находящихся в устойчивых условиях. Такие системы однозначно реагируют на возмущения, возвращаясь к состоянию равновесия. Становление и развитие математического аппарата было приспособлено для обслуживания процессов, эволюция которых происходит в условиях устойчивого равновесия. Но при удалении таких систем от состояния равновесия положение кардинально меняется, и мы переходим в мир, где господствует неустойчивость, малейшие флуктуации не гасятся, а начинают расти, образуя новые структуры. Где господствует неустойчивость, возможна перестройка всей системы и её поведения, сценарии эволюции становятся неоднозначными. В таких системах возможны эффекты согласования, когда её элементы как бы устанавливают связь друг с другом на больших расстояниях. Такое кооперативное согласованное (когерентное) поведение можно встретить в системах, образованных из молекул, клеток, нейронов, социальных групп и так далее. Образуются структуры из зародышей, находящихся в хаотическом состоянии, которые переходят в высокоупорядоченные структуры. Такие процессы происходят в системах, обменивающихся с окружающей средой энергией, веществом и информацией, то есть в открытых системах. Изучению таких систем посвящена сравнительно молодая наука – синергетика, рождение которой произошло в конце семидесятых годов прошлого столетия. Термин “синергетика” произошёл от греческого слова “синергетикос”, что в вольном переводе означает “совместный”, “согласованно действующий”, “кооперативно действующий”. Одним словом, его можно перевести на русский как “соработничество”.

Отметим следующие основные черты систем, которые изучает синергетика, – неустойчивость, открытость, когерентность, нелинейность.

Синергетика – новое научное междисциплинарное направление, она носит интегрирующий характер, объединяя общими законами разные области наук – физику, химию, астрономию, биологию, медицину, психологию, философию, социальные науки и так далее.

Синергетику можно рассматривать с разных сторон, а именно: синергетика – наука о

— самоорганизации физических, биологических и социальных систем;

— коллективном, когерентном поведении систем различной природы;

— неустойчивых состояниях, предшествующих катастрофе, и их дальнейшем развитии (теория катастроф);

— термодинамических открытых системах вдали от равновесия;

— универсальных законах эволюции в природе и обществе.

Остановимся более подробно на последнем определении синергетики как науки об универсальном эволюционизме, так как оно претендует на всеобщность и представляет большой интерес, в том числе и для социальных наук.

В середине XIX века австрийским физиком Л. Больцманом и английским естествоиспытателем Ч. Дарвиным были сформулированы две разные теории эволюции Природы, получившие впоследствии статус великих теорий эволюции. Первая – великая теория Л. Больцмана утверждала, что в процессе эволюции мира происходит возрастание энтропии и финалом будет всеобщий хаос. Вторая великая теория исходила из того, что эволюция происходит по формуле: изменчивость –> отбор  –>   наследственность (триада Дарвина) и известна как теория естественного отбора. Правда, Дарвин ограничивал применение этой теории эволюции только для живого мира, и она приводила к росту разнообразия форм Природы. Многие исследователи ХХ века уделяли внимание проблеме эволюции, но их выводы были крайне противоположны. Одни под влиянием взглядов Л.  Больцмана склонялись к тому, что в финале Природу ожидает всеобщий хаос, другие, распространяя взгляды Ч.  Дарвина на косный и социальный миры, полагали, что человечество придёт к так называемому социал-дарвинизму и к гибели цивилизации. Отдельные исследователи считали, что финалом эволюции будет многообразие форм, совершенство, а человек станет настоящим помощником Богу – сотворцом  (Тейар де Шарден). В это же время русский учёный академик В.Н.  Вернардский привёл свою версию этой проблемы, которая получила дальнейшее своё развитие в конце ХХ века в возникшей тогда новой науке – синергетике.

Г.Н. Дульнев во Владивостоке

Основной проблемой данной науки является эволюция Природы, и в синергетике сформулированы принципы универсального эволюционизма, справедливые для косной, живой и социальной Природы. Ни одна наука до тех пор не могла сформулировать общие универсальные законы эволюции, справедливые для всех этажей Природы, то есть для косного, живого и социального миров. Ниже рассматриваются эти законы, которые базируются на эмпирических обобщениях. Этот термин ввёл академик В.И.  Вернадский, и он подразумевает общие утверждения, не противоречащие опыту. Кроме того, эти законы частично опираются на основной закон эволюции живой Природы, найденный Ч. Дарвиным, великим английским естествоиспытателем.

Сформулированную Ч. Дарвиным триаду для живой природы академик Н.Н. Моисеев распространяет в синергетике на всю Природу, что и вызвало представление о синергетике как науке об универсальном эволюционизме.

В настоящей работе дано дальнейшее развитие идей академиков В.Н.  Вернардского и Н.Н. Моисеева.

Первое эмпирическое обобщение (ЭО) касается всей Вселенной.

ЭО 1: Вселенная представляет собой единую самоорганизующуюся систему с едиными для всех этажей этой системы законами эволюции.

Это утверждение почти очевидно и не противоречит человеческому опыту. Уместно добавить, что данная, рассматриваемая здесь, система носит в высшей степени одухотворённый характер, она не абстрактно-механистична – содержит в себе некую творческую потенцию, о масштабах которой земное человечество может лишь догадываться. Недаром в древних индийских космогониях Вселенная-Природа получила поэтически-одушевлённый образ – “Сладкозвучная корова” Вак (как синтез активных сил Вселенной) (Е. Блаватская).

Во всех процессах, происходящих во Вселенной, присутствуют случайные (стохастические) факторы. Они влияют на развитие процессов и придают им некоторую неопределённость. Эти утверждения можно сформулировать во втором эмпирическом обобщении.

ЭО 2: На всех этажах есть случайные факторы, протекающие в условиях неопределенности, приводящие к изменению отдельных элементов системы.

Известно из практики, что даже самое тщательно спланированное действие почти всегда приходится корректировать по ходу его реализации. Всплывают обстоятельства, которые невозможно заранее предугадать или учесть. Один из самых неустойчивых факторов – общественный, то есть поведение человека с его непредсказуемой свободой выбора.

Рассмотрим более подробно картину эволюции. В процессе развития системы могут встречаться её устойчивые и неустойчивые состояния. В интервале  АБ малые изменения элементов системы приводят к флуктуациям, которые в дальнейшем процессе гасятся, и система становится устойчивой. В точке  Б система может потерять устойчивость, и траектория её дальнейшего развития неустойчива, и возможны разные пути 1,  2, 3... эволюции. Все они являются допустимыми и подчиняются законам Природы. Точка Б носит название точки бифуркации, из неё возможны многообразные пути дальнейшей эволюции (см. рис.).

Каждый из путей тоже рано или поздно может потерять устойчивость, и у него появится своя точка бифуркации. Разнообразные пути развития обычно стремятся к некоторой более устойчивой траектории и образуют узкий коридор сравнительно устойчивых состояний, который носит название аттрактора (аттрактор — цель). Аттрактор также в процессе эволюции претерпевает бифуркацию и разрушается, тем самым порождая новые пути выхода из кризисных состояний (из точек бифуркации). Таким образом, кризис, катастрофа – это не конец, а начало. Начало нового витка эволюции, или истории, — до следующего кризисного состояния. Отмечено, что из точки бифуркации могут исходить несколько возможных вариантов путей развития системы. Все они претерпевают жёсткие проверки на прочность жизнью, временем и пространством. И те, что не выдерживают, сходят на нет, постепенно стираются с карты памяти системы. Остаётся один, достаточно устойчивый, доказавший свою жизнеспособность, путь. В нарисованной тут картинке прослеживается некая цикличность, или спиральность, поступательного развития системы: кризис –> выход в аттрактор –> устойчивое состояние –> увеличение роста энтропии, что закономерно приводит к очередному кризису и поиску пути выхода из него, или возникновению на месте старой системы новой; и так до бесконечности.

Устойчивое и неустойчивое состояния могут быть определены следующим образом: рассмотрим изменение функции у при изменении аргумента х; если малому изменению аргумента соответствует малое изменение функции, то имеем дело с устойчивым состоянием, и наоборот, неустойчивое состояние связано с большим изменением функции при малом изменении аргумента.

С масштабом изменений в процессе развития могут помочь термины “микроэволюция” и “макроэволюция”.

Микроэволюция – эволюция в рамках существующих признаков, то есть здесь наблюдаются только количественные изменения для существующих признаков.

Макроэволюция – возникновение новых, до сих пор не имеющихся органов, структур, качественно нового генетического материала.

Понятия микро- и макроэволюция различаются не количественно, а качественно.

Из многообразных путей эволюции путём отбора осуществляется единственный, что позволяет сформулировать третье эмпирическое обобщение.

ЭО 3: Из всевозможных виртуальных состояний остаются допустимые (принцип отбора).

Общая тенденция эволюционных процессов для неживой (косной), живой и социальной Природы направлена в сторону усложнения системы и роста разнообразия форм, то есть ведёт к морфогенезу.

Здесь надо учесть такой момент. В ходе развития Природы происходит очеловечивание жизни. То есть уже наметилась прогрессия одухотворения человеческой эволюцией всех сил, которые составляют растительное и животное царства. Таким образом, идёт постепенная трансформация всей жизни на планете под воздействием мыслительной деятельности человека – биогенез переходит в психогенез, а затем психогенез сменяется вначале зарождением, а потом торжеством Духа, творческой мысли – ноогенезом. Другими словами, нарождается великий феномен – ноосфера, “мыслящий пласт”, медленно, но верно разворачивающийся над миром растений и животных (как полагал Тейяр де Шарден). Главное действующее лицо, создатель “мыслящего пласта” — самоорганизующаяся система человек, что подтверждают слова Дж. Хаксли: “Человек есть не что иное, как эволюция, осознавшая саму себя”.

Для описания процесса самоорганизации удобно использовать язык дарвиновской триады: изменчивость, наследственность, отбор, что приводит к четвёртому эмпирическому обобщению.

ЭО 4: Во Вселенной господствует наследственность. Иными словами, наследственность имеет место на всех этажах Природы — и в косной, и в живой, и в социальных системах.

Остановимся на одной важной особенности эволюции, связанной с принципом отбора. Он допускает бифуркации и появление аттрактора, то есть многообразие виртуальных путей эволюции после точки бифуркации ведёт к морфогенезу и позволяет сформулировать пятое эмпирическое обобщение.

ЭО 5: Появление бифуркаций ведет к необратимости эволюции.

При рассмотрении возможных путей эволюции необходимо иметь в виду принцип, сформулированный лауреатом Нобелевской премии И.  Пригожиным:

Кратко рассмотрим другие особенности эволюции, связанные с рождением новой структуры системы. Этому предшествует рост флуктуаций до макроуровня, процессы экспорта энтропии во внешнюю среду и переход от старых структур к новым. Этот процесс можно выразить в краткой формуле: онтогенез ведет к морфогенезу, а затем к ноогенезу.

В классических науках, сложившихся в период XIV-XX  веков, рассматривается устойчивое развитие мира, где флуктуации гасятся, рассеиваются. В синергетике допускается рост флуктуаций в определённых условиях до макроуровня, что и является причиной зарождения новых структур. Этот процесс носит случайный (хаотический) характер, и это приводит к мысли, что хаос несёт в себе не только разрушительное, но и конструктивное начало, то есть мир творим случайностью.

Какой яркий пример можно было бы здесь привести?.. Кризисная ситуация в Петрограде 1917 года – февральская и октябрьская революции. Царская Россия – система, в которой высокий уровень энтропии привёл к мощному социальному взрыву. Сформировалось Временное правительство – намечалось пустить развитие страны по капиталистическим “рельсам”. Но вмешались В.И. Ленин и партия большевиков. Путь, предложенный ими, и явился “аттрактором социализма” протяжённостью в 80 с лишним лет – до следующей точки бифуркации. Выходит, Владимир Ильич – случайный фактор, перевернувший ход истории?.. Вернее всего, его можно сравнить с кометой, которая из глубин Космоса врывается с огромной скоростью в условно устоявшийся порядок Солнечной системы, внося свои коррективы (как это было с кометой Шумейкеров-Леви, вспомним её странное “столкновение” с Юпитером). Кстати, комета Шумейкеров – тоже случайность? Или всё-таки закономерность? Давайте оставим этот вопрос открытым, условившись отнести перечисленные факты к случайностям, а “случайность” будем считать философской категорией.

В Природе всегда существуют и взаимодействуют два типа процессов, базирующихся на закономерных (детерминистских) и случайных (стохастических, индетерминистских) явлениях. Их взаимное отношение связано с шестым эмпирическим обобщением.

ЭО 6: Эволюция Природы следует гармоническому принципу, при котором соотношение явлений детерминистских и индетерминистских подчиняется принципам золотого сечения, то есть приблизительно 2/3 явлений детерминистского и 1/3 индетерминистского характера. (Более точное определение связано с числами Фибоначчи 0,618 и 0,372.) Эта закономерность проявляется на всех этажах Природы как в микро-, так и в макро- и в метамасштабах Природы.

Кому не нравятся люди воспитанные, культурные, с некоторой долей авантюризма, раскованности? Но очень угнетает тот, кто стремится везде и всюду поступать очень правильно (100% порядка). И ещё – как здесь не сказать о феноменальном экономическом расцвете Китая, где около 2/3 промышленного капитала сосредоточены в руках государства, а оставшаяся треть (второстепенного характера: магазины, гостиницы, рестораны и т.д.) отдана частному бизнес-сектору.

Следующие эмпирические обобщения были недавно введены нами и являются краткой формулировкой либо известных человечеству ещё тысячи лет назад, либо недавно сформулированных положений. Жизнь, опыт показывают, что наряду с борьбой в системе возникают процессы кооперации (коллективные действия, когерентность). Чёткое определение этому явлению дал известный русский физиолог академик П.К. Анохин:

“Система – такой комплекс избирательно вовлеченных элементов, у которых взаимодействие принимает характер взаимоСОдействия компонентов на получение полезного результата” , что приводит к седьмому эмпирическому обобщению.

ЭО 7: Взаимодействие элементов системы может переходить во взаимоСОдействие, направленное на получение полезного для системы результата.

Это очень важный принцип эволюции, так как между элементами системы он наряду с борьбой провозглашает их взаимоСОдействие, то есть тенденцию эволюции к объединению (кооперации).

Однако каким видится путь объединения? Что может послужить объединительным мотивом? Защита от общей опасности? Материальные блага? Или – в социальной сфере – создание бизнес-структуры? Это как раз те пути, которые, как ошибочные, заводят в тупик, не имеют продолжения, если за ними не стоит какая-то весомая одухотворённая идея. Опять обратимся к социальному аспекту Природы. В начале прошлого века капитал богатых русских промышленников поддерживало меценатство – это общеизвестный факт. А ныне совместное творчество – как духовный процесс – практически единственный путь, способный по-настоящему сплотить людей. Человек, творчески мыслящий, открывает в себе космические корни и в совокупности с подобными людьми отражает специфическую особенность земного человечества – являть собой единую “мыслящую оболочку”, окутывающую планету. Это та единственная “территория”, где не приходится вступать в борьбу за право владения, — всем хватит места для гармонического примирения свободы каждого с планированием и объединением в целостность. То есть здесь эволюционно устойчивым выявляется тип человека духовного, свободно и творчески мыслящего.

Уместно привести здесь ещё одно наблюдение, которое также может со временем рассматриваться как эмпирическое обобщение. Было замечено, что при кооперировании может возникнуть критическое число элементов, при котором над социальным сообществом создаётся единое информационное поле, своего рода коллективное сознание сообщества. Это информационное поле называется эгрегором, оно пока не получило строго экспериментального подтверждения, но всё возрастающее число наблюдений подталкивает к мысли, что это, по-видимому, будет ещё одним эмпирическим обобщением (ЭО 8 ).

Выше отмечалось, что идея универсального эволюционизма лежит в основе синергетики, краткое описание которой приводит профессор СПб  госуниверситета Р.Г. Баранцев: синергетика опирается на нелинейность, когерентность, открытость. Нам представляется, надо к этой триаде добавить, что синергетический характер эволюции порождается в неустойчивых процессах.

Теория универсального эволюционизма не противоречит приводимым выше двум великим теориям эволюции, она только ограничивает рамки их применения. Развитие изолированных систем приведёт, как утверждает Л. Больцман, к росту хаоса и в конечном итоге — к разрушению системы. Если не рассматривать в живых и социальных системах принцип взаимоСОдействия, когерентности их элементов, то в этом мире воцарится борьба и восторжествует так называемый социал-дарвинизм. Исключение принципа гармонического развития общества приведёт к уродливому его развитию, что наблюдается в современном обществе. И, наконец, восьмое эмпирическое обобщение намечает связь с тонким миром, выступающим в роли информационного поля, или коллективного сознания общества. Отказ от такого взгляда невольно приведёт к необходимости привлекать религиозные, мистические, сверхъестественные представления для объяснения многих явлений.

В заключение заметим, что универсальный эволюционизм и перечисленные выше эмпирические обобщения можно рассматривать как дальнейшее развитие научной теории эволюции.

Геннадий ДУЛЬНЕВ, доктор технических наук, профессор СПбГУ информационных технологий, механики и оптики, г. С.-Петербург.

Ольга АВИЛОВА, г. Владивосток.