Становление синергетической парадигмы в естествознании

Размещено на http://www.allbest.ru

Синергетика

СИНЕРГЕТИКА -- (греч. sinergeia -- совместное действие) -- одно из ведущих направлений современной науки, репрезентирующее собой естественно-научный вектор развития теории нелинейных динамик в современной культуре. Представлено такими исследователями, как Г.Хакен, Г.Николис, Пригожин (см. Пригожин), А.Баблоянц, С.Вейнберг, П.Гленсдорф, Р.Грэхем, К.Джордж, Р.Дефэй, Дж.Каглиоти, М.Курбейдж, С.П.Курдюмов, Л.Лугиато, Х.Майнхардт, К.Майнцер, Б.Мизра, Дж.С.Николис, К.Николис, Л.Розенфельд, М.Стадлер, Дж. М.Т.Томпсон, Дж.В.Хант, Ф.Хенин и др. Формирование синергетического мировидения в контексте естествознания рассматривается многими авторами как вызывающее парадигмальные трансформации современной естественно-научной традиции и интерпретируется в качестве новейшей научной революции (В.Крон, Дж.Кюпперс, Н.Н.Моисеев, Х.Новотны и др.; согласно мнению Тоффлера, идеи С. "играют центральную роль в последней по времени научной революции"). Развитие С. реализует себя в нескольких направлениях, в силу чего синергетическая исследовательская традиция представлена в современной культуре в нескольких различных версиях своей интерпретации, в силу чего могут быть зафиксированы и различные модели методологической рефлексии над синергетическои исследовательской стратегией: модель, предложенная школой Г.Хакена, модель, связанная с именем Пригожина (Брюссельский Свободный университет и американская синергетическая школа), модель российской школы синергетиков во главе с С.П.Курдюмовым (НИИ им. М.В.Келдыша и Института математического моделирования РАН, Московский государственный университет и др.). В основе специфики трактовки российскими учеными сущности синергетической парадигмы лежит особое отношение к проблеме детерминизма и акцентирование внимания на процессах, протекающих в режиме "с обострением" (blow up). Вместе с тем, обнаруживая при сравнении достаточно значимые интерпретационные расхождения (вплоть до того, что сам термин "С.", предложенный Г.Хакеном, практически не употребляется в работах авторов, принадлежащих к школе Пригожина, заменяясь понятием "неравновесная термодинамика"), данные модели не являются ни альтернативными, ни, тем более, взаимоисключающими друг по отношению к другу.

Согласно новейшим исследованиям, единство фундаментальных оснований названных научных направлений позволяет говорить о синергетическои парадигме в современном естествознании как о едином явлении. На уровне самоопределения С. конституирует себя как концепция неравновесной динамики или теория самоорганизации нелинейных динамических сред, задающая новую матрицу видения объекта в качестве сложного (Г.Николис, Пригожин). Фундаментальным критерием "сложности" в С. выступает показатель не статического характера (многоуровневость структурной иерархии объекта и т.п.), но показатель сугубо динамический, -- а именно: наличие имманентного потенциала самоорганизации.

По оценке Г.Николиса и Пригожина, если центральным предметом анализа С. является "рождение сложного", то критерием сложности для нее выступает то, что в исследуемой системе "при определенных условиях могут возникать макроскопические явления самоорганизации". С. исследует класс систем, находящихся за пределами границ состояния термодинамического равновесия (т.е. сильно неравновесных), -- Пригожин и И.Стенгерс конституируют предметный ареал синергетическои парадигмы как локализующейся "вдали от равновесия". Определяя равновесное состояние объекта, А.Баблоянц отмечает, что в том случае, когда "энтропия изолирует часть материи, которая обладает совокупностью свойств и называется системой, увеличивается и достигает конечной максимальной величины", система входит в такой режим функционирования, что "при этом значении энтропии возможность изменений исчезает, и говорят, что система находится в равновесном состоянии". В этой ситуации действующие на систему возмущения (как внешнего, так и внутреннего характера) затухают во времени, т.е., по определению Г.Николиса и Пригожина, "не оставляют следов в системе", состояние которой в этом случае рассматривается как "асимптотически устойчивое". Однако возможны нестационарные состояния системы, т.е. такие, в которых не успевает установиться равновесное состояние, -- в этой ситуации система характеризуется неустойчивостью по отношению к собственным начальным параметрам (неустойчивость по Ляпунову) и, как зафиксировано Дж.М.Т.Томпсоном и Дж.В.Хаитом, экспоненциальной тенденцией к дивергенции. Данная тенденция, однако, реализует себя в границах достаточно четко ограниченной сферы возможности, т.е. неустойчивость означает "случайные движения внутри вполне определенной области параметров" (С.П.Курдюмов).

Становление синергетическои парадигмы в естествознании привело к открытию "превалирования неустойчивостей": по формулировке Г.Николиса и Пригожина, в целом, "мы живем в мире неустойчивых процессов". Собственно, именно исследование неравновесных состояний привело теорию динамических систем к "открытию новых фундаментальных свойств вешества в условиях сильного отклонения от равновесия": эти фундаментальные свойства заключаются в том, что при прохождении точек неустойчивости в самых различных по своей природе исследуемых средах обнаруживается свойство перехода к так называемому состоянию сложности, т.е. в этих средах "при определенных условиях могут возникать макроскопические явления самоорганизации в виде ритмически изменяющихся во времени пространственных картин" (Г.Николис, Пригожин). Таким образом, С., по словам Г.Хакена, "исследуются явления, происходящие в точке неустойчивости, и определяется та новая структура, которая возникает за порогом неустойчивости", на основе чего С. удается установить универсальные и "глубокие аналогии", которые "проявляются между совершенно различными системами при прохождении ими точек возникновения неустойчивости". Иными словами, сложность, по оценке Пригожина и И.Стенгерс, отныне рассматривается не как исключение, а как общее правило.

На этой основе С. формулирует свой основополагающий тезис, заключающийся в том, что на всех уровнях структурной организации бытия именно неравновесность выступает условием и источником возникновения "порядка" (по оценке Пригожина и И.Стенгерс, именно "неравновесность есть то, что порождает "порядок из хаоса".) Соответственно, тем аспектом исследуемого объекта, на котором центрировано внимание С., или ее предметом, выступает процесс "зарождения упорядоченности" или "самопроизвольная самоорганизация материи, которая возможна только в неравновесных системах" (А.Баблоянц). Фундаментальным свойством исследуемых С. объектов выступает их сложность. Под сложностью С. понимает способность к самоорганизации, усложнению своей пространственно-временной структуры на макроскопическом уровне в силу происходящих на микроуровне изменений. Так, например, классическим эмпирическим полем синергетических исследований выступает механика жидких сред и, прежде всего, неравновесная гидродинамика. В базовом для С. опыте описано явление конвективной неустойчивости (или неустойчивости Бенара) в горизонтальном слое жидкости с вертикальным градиентом температуры: за критическим значением прилагаемого градиента в данной системе возникает визуально наблюдаемая макроструктура, т.е. решетка конвекционных ячеек (или ячеек Бенара) размером приблизительно 1021 молекулы, -- жидкость в горизонтально ориентированных ячейках приходит во вращение (последовательно -- то по часовой стрелке, то против нее); в тонком слое раствора возникает так называемый "волновой фронт", внутри которого обнаруживают себя "пейсмейкеры", т.е. беспорядочно разбросанные источники волн, дающих визуально наблюдаемую картину концентрируемых вокруг этих пейсмейкеров колец, спиралей, концентрических окружностей ("мишеней"), многошаговых спиралей и т.п. В русскоязычной литературе данные источники динамики волн получили название "ведущих центров". Таким образом, описываемая термодинамическая система обретает пространственно-структурную и темпоральную определенность: "микроскопическое конвективное течение, которое, если верить принципу порядка Больцмана, обречено на вырождение, ... вопреки ему усиливается и завладевает всей системой..., спонтанно устанавливается новый молекулярный порядок" (Пригожин и И.Стенгерс), -- т.е. визуально наблюдаемая макроструктура. Гипнотический "миниатюрный наблюдатель", двигаясь относительно ячеек вектора, уже мог бы зафиксировать различия точек пространства и, соответственно, при смене направления конвекционного движения -- и моментов времени (Г.Николис, Пригожин). Аналогичная картина наблюдается при исследовании неустойчивости Тейлора: если определенная жидкость помещена между двумя вращающимися цилиндрами, то после нарушения стационарного состояния (когда скорость вращения цилиндров либо градиент температуры превышают критическую отметку) гидросреда обретает макроскопическую структуру (вихри Тейлора). Значительную роль в формировании основоположений С. сыграло изучение реакции Белоусова-Жаботинского (реакция БЖ), которая состоит в окислении органической (малоновой) кислоты броматом калия в присутствии катализатора (марганца, церия или ферроина). Макроскопическим проявлением этой реакции являются так называемые "химические часы", т.е. временные последовательные осцилляции исходно бесцветной жидкости с красного цвета на голубой, каждый раз предъявляющие (после соответствующего периода стабилизации) четко фиксированную пространственную макроструктуру, причем при использовании различных катализаторов реакция БЖ демонстрирует различные типы пространственных структур: спирали, многоходовые спирали, "мишени" и т.п. Иными словами, данная химическая реакция дает возможность "для измерения времени с помощью внутренней динамики системы" (Пригожин и И.Стенгерс). Аналогичные явления были исследованы Р.Грэхемом и Г.Хакеном при изучении феномена фазовых переходов в лазерах, рассматриваемых в качестве систем, функционирующих в состоянии, далеком от состояния равновесия. Изоморфная ситуация была зафиксирована при исследовании биологических явлений, -- например, жизненного цикла амебы, включающего в себя такую стадию, как агрегация слизевиков (Dictyostellium disciodium). Если ресурс трофики истощается, одноклеточные организмы кооперируются, причем некоторые клетки выполняют функции своего рода пейсмейкеров ("центров агрегации"), периодически выделяя в среду специальное вещество ("сигнал для сообщества"), другие же клетки словно "чувствуют" направление градиента и мигрируют к центру. При этом пространственная картина процесса агрегации (спиральные волны или концентрические окружности) фактически изоморфна картине, образованной ячейками Бенара. На основе этого хемотаксиса возникает многоклеточная колония, демонстрирующая, подобно организму, клеточную дифференцировку как аналог морфогенеза. Необходимым условием реализации самоорганизационных процессов упорядочения неравновесной системы является ее незамкнутость, что выступает как одна из важнейших характеристик исследуемых С. объектов, а именно: открытость по отношению к окружающей среде. Применительно к неравновесным средам справедливо утверждение, что каждая точка такой среды является источником и стоком энергии, т.е. система осуществляет постоянный и взаимный энергообмен с внешней по отношению к ней средой (при этом следует отметить, что реально все наличные системы являются открытыми). Как отмечено Г.Николисом и Пригожиным, неравновесные состояния "связаны с неисчезающими потоками между системой и внешней средой". Поскольку явления самоорганизации, исследуемые С., связаны с падениями уровня энтропии в тех или иных фрагментах среды, постольку очевидно, что процессы подобной локальной упорядоченности осуществляются за счет притока энергии извне, т.е. "за счет близлежащих областей": "система должна быть открытой и постоянно обмениваться веществом и энергией с окружающей средой" (А.Баблоянц). Однако это общее положение существенно дополняется в С. идеей зависимости специфики возникающих структур от особенностей параметров среды: в неравновесных условиях система начинает реагировать на факторы, которые в равновесном ее состоянии выступают по отношению к ней как индифферентные. Например, в сильно неравновесных условиях химические реакции оказываются восприимчивыми к фактору гравитации: "в сильно неравновесных условиях... системы начинают "воспринимать" внешние поля, например, гравитационное поле, в результате чего появляется возможность отбора конфигураций" (Пригожин и И.Стенгерс). Более того, изменение параметров может в корне изменить пути и механизмы самоорганизационных процессов в неравновесных средах. Так, при экспериментально варьируемых условиях одна и та же исследуемая система может демонстрировать вообще различные формы самоорганизации: химические часы, устойчивую пространственную дифференциацию, образование волн химической активности на макроскопических расстояниях и т.п. На основании этого С. делает фундаментальное обобщение, заключающееся в том, что "в сильно неравновесных условиях достоверно установлено весьма важное и неожиданное свойство материи: впредь физика с полным основанием может описывать структуры как формы адаптации системы к внешним условиям" (Пригожин и И.Стенгерс). В основе исследуемых С. явлений самоорганизации лежит феномен так называемой "кооперации" молекул: "в равновесном состоянии молекулы ведут себя независимо: каждая из них игнорирует остальные.

Такие независимые частицы можно было бы назвать гипнонами ("сомнамбулами"). Каждая из них может быть сколь угодно сложной, но при этом "не замечать" присутствия остальных молекул. Переход в неравновесное состояние пробуждает гипноны и устанавливает когерентность, совершенно чуждую их поведению в равновесных условиях" (Пригожин и И.Стенгерс). Т.е. если в равновесном состоянии системы "сложность" ее частиц имплицитна (по выражению Пригожина, "обращена внутрь"), то вдали от равновесия она "проявляется снаружи", -- конституируется, согласно С., "один из простейших механизмов связи (communication)" (Пригожин и И.Стенгерс). В "Философии нестабильности" Пригожин отмечает, что "кажется, будто молекулы, находящиеся в разных областях раствора, могут каким-то образом общаться друг с другом. Во всяком случае, очевидно, что вдали от равновесия когерентность поведения молекул в огромной степени возрастает. В равновесии молекула "видит" только своих соседей и "общается" только с ними. Вдали же от равновесия каждая часть системы "видит" всю систему целиком. Можно сказать, что в равновесии материя слепа, а вне равновесия прозревает". Например, применительно к химическим реакциям это проявляется в том, что, по описанию А.Баблоянц, "при удалении от состояний химического равновесия ... химические реакции "оживают". Они чувствуют время, распознают информацию, различают прошлое и будущее, правую и левую стороны. Реакции могут проявлять различные формы самоорганизации, например, образовывать мозаичные структуры". С точки зрения гипотетического "миниатюрного наблюдателя", якобы помещенного в такую среду, это означает, что при равновесном состоянии последней "ему безразлично занимаемое им положение.

Или по-другому -- нет внутренних возможностей, которые позволили бы ему воспринять понятие пространства", что, по оценке Г.Николиса и Пригожина, "делает в конечном счете тождественными и все моменты времени". Что же касается неравновесного состояния среды, то "когерентное поведение молекул", организующихся в макроструктуру, позволяет гипотетическому внутреннему наблюдателю зафиксировать при движении от молекулы к молекуле (сквозь ячейки Бенара, например) дифференциацию пространства и, соответственно, течение времени. Именно в данном случае система может быть оценена как сложная. Исходя из этого, "тот факт, что ограниченное число частиц может демонстрировать когерентное поведение, несмотря на... случайное движение каждой из частиц", оценивается Г.Николисом и Пригожиным в качестве одного из основных свойств, характеризующих возникновение сложного поведения. Таким образом, внутри системы, находящейся в неравновесном состоянии, проявляются дальнодействующие корреляции, и система начинает вести себя как целое: "частицы, находящиеся на макроскопических расстояниях друг от друга, перестают быть независимыми", -- собственно, ячейки Бенара, например, и есть "конвекция, соответствующая когерентному, т.е. согласованному движению ансамблей молекул" (Пригожин и И.Стенгерс). По оценке А.Баблоянц, "кооперация на молекулярном уровне лежит в основе нескольких типов надмолекулярной организации материи, которая в противном случае проявляла бы признаки полнейшего хаоса". Аналогично, при исследовании лазерных систем, Г.Хакеном было отмечено, что вблизи точки возникновения неустойчивости можно обнаружить существенное различие между устойчивыми и неустойчивыми коллективными движениями (модами): "устойчивые моды подстраиваются под неустойчивые и могут быть исключены.

В общем случае это приводит к колоссальному уменьшению числа степеней свободы /т.е. упорядочиванию -- М.М./. Остающиеся неустойчивые моды служат в качестве параметров порядка, определяющих макроскопическое поведение системы". Возможность демонстрации когерентного поведения огромным числом частиц выступает для С. фундаментальным критерием сложности как таковой. Представленное Г.Хакеном название новой дисциплины -- "С." -- инспирировано именно тем обстоятельством,что в основе исследуемых этой дисциплиной феноменов самоорганизации лежит, по определению Г.Хакена, "совместное действие многих подсистем... в результате которого на макроскопическом уровне возникает структура и соответствующее функционирование". Важно, что кооперация подсистем какой-либо системы проявляет себя как подчиненная выявленным С. универсальным принципам независимо от природы этих подсистем: элементы абиотических сред образуют упорядоченные макроструктуры; одноклеточные организмы могут коммуницировать в пределах обширных территорий посредством специфических сигналов; кооперативные связи лежат в основе функционирования многоклеточного организма, причем каждый орган демонстрирует их в той же мере, что и организм в целом (например, работа головного мозга оценивается С. как "шедевр кооперирования" клеток), и, собственно, наличие кооперативных зависимостей трактуется С. как необходимое основание для идентификации системы в качестве биологической. Исходя из этого, С. моделируется новая версия космогенеза, в частности, полагается, что "в момент образования материи Вселенная должна была находиться в неравновесных условиях, поскольку в состоянии равновесия из закона действия масс... следовало бы количественное равенство материи и антиматерии" (Пригожин, И.Стенгерс). Как отмечено П.М.Алленом, Дж.Энгеленом, М.Санглиером и др., подобный подход радикально меняет традиционные представления о соотношении микро- и макроуровней организации материи и, соответственно, между микроскопическим и макроскопическим уровнями описания, ориентированными на различные понятийные системы и принципы. (В целом идея фундаментального единства микро- и макроуровней описания системы становится аксиологически акцентированной в современном естествознании: в 1965 Нобелевская премия была присуждена Л.Онзагеру за установление взаимосвязи между микро- и макроскопическим подходами к исследованию обратимых процессов, в 1977 -- Пригожину за исследования в области самоорганизации необратимых процессов.) Как отмечает Г.Хакен, "переработка энергии, подводимой к системе.., на микроскопическом уровне проходит много этапов, что в конце концов приводит к упорядоченности на макроскопическом уровне: образованию макроскопических структур (морфогенез), движению с небольшим числом степеней свободы и т.д.". Так, на материале анализа ферромагнетиков показано, что когда на микро-(атомном) уровне магнитные силы неупорядочены, магнитные моменты взаимно уничтожаются. Однако при достижении порогово низкой температуры "упорядочение на микроскопическом уровне является причиной появления на макроскопическом уровне нового свойства материала". С другой стороны, Пригожин и И.Стенгерс формулируют идею обратной связи между возникающими в результате трансформаций на микроуровне макроструктурами и процессами микроскопического порядка: "одной из наиболее важных проблем является возникающая в итоге обратная связь между макроскопическими и микроскопическими событиями: макроскопические структуры, возникающие из микроскопических событий, должны были бы, в свою очередь, приводить к изменениям в микроскопических механизмах". В этом контексте одним из важнейших мировоззренческих выводов из синергетической концепции является вывод о фундаментальном единстве микро- и макромира: по формулировке Н.Н.Моисеева, моделирующего на основе синергетических принципов концептуальную схему эволюции универсума, "Вселенная представляет собой единую целостную систему". Однако при всем фундаментальном онтологическом единстве и взаимной детерминированности микроскопических и макроскопических процессов в самоорганизующихся системах макроописание последних ни в коем случае не сводимо к их микроописанию: так, в частности, электрохимические процессы головного мозга, с одной стороны, и "ансамбли мыслей" -- с другой, являют собой две системы, сколь тесно взаимосвязанных друг с другом, столь же и принципиально друг к другу не сводимых (Г.Хакен). Столь же значимым мировоззренческим выводом синергетической исследовательской традиции выступает идея самодостаточности креативного потенциала неравновесных систем для эволюционных трансформаций и морфогенеза. На I Международной конференции Немецкого Общества Сложных Систем (октябрь 1997) отмечалось, что применительно к самоорганизующейся системе "мы можем наблюдать феномен циклической причинности: с одной стороны, элементы "порабощены" параметрами порядка, а с другой -- элементы определяют поведение параметров порядка". Это фактически означает, что, по формулировке Н.Н.Моисеева, "саморазвитие, самоорганизация этой системы происходят, во всяком случае, до поры до времени, при отсутствии направляющего начала" (таким образом, синергетическое видение мира фактически закладывает основы новой концепции детерминизма -- см. Детерминизм, Неодетерминизм). Метафорически обозначая процессуальность исследуемой предметности как "порядок из хаоса", С. вводит понятие хаоса в число фундаментальных для своего категориального аппарата (см. Хаос). Исходная неупорядоченность анализируемых сред определяется Г.Николисом и Пригожиным как "хаотическая динамика", причем в данном случае речь идет не о хаотическом поведении элементов, но всей системы, понятой в качестве целого. По оценке А.Баблоянц, "говоря о хаотическом или турбулентном поведении, мы имеем в виду не движение отдельных молекул, а хаотическое (неустойчивое, рассеянное и т.п.) поведение всей массы". Если, согласно второму началу термодинамики, увеличение энтропии ассоциируется с увеличением неупорядоченности, а энтропия является своего рода "мерой степени беспорядка", то понятия "энтропии" и "хаоса" сопрягаются между собой: поскольку (как было показано в свое время Больцманом) "абстрактное макроскопическое понятие "энтропии", может являться мерой молекулярной упорядоченности", постольку "слово "энтропия" сегодня употребляется... как синоним "хаоса" (А.Баблоянц).

Исходя из этого, исследуемый объект рассматривается С. как "сверхсложная, бесконечномерная, хаотизированная на уровне элементов... среда (среда, которая ведет себя по-разному в каждом локосе)" (С.П.Курдюмов). Однако важнейшим моментом осмысления в С. понятия "хаос" является акцентировка неоднозначности его соотношения с энтропией: оценивая синергетическую естественно-научную парадигму, Тоффлер отмечает, что в контексте последней "энтропия -- не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было ориентации, при определенных условиях энтропия становится прародительницей порядка". Так, по утверждению Пригожина, "сегодня мы знаем, что увеличение энтропии не сводится к увеличению беспорядка, ибо порядок и беспорядок возникают и существуют одновременно". И дело здесь не только в наличии различных систем отсчета, дающих нам понять, что "порядок и беспорядок сосуществуют как два аспекта одного целого и дают нам различное видение мира". Классическим для С. является в данном случае пример Пригожина о наличии двух взглядов на Венецию: с одной стороны, с высоты птичьего полета (макроописание), когда открывается панорама упорядоченной городской структуры, с другой -- изнутри (описание на микроуровне), когда городская жизнь предстает как хаотическое движение.

Помимо этого, в интерпретации хаоса синергетическая парадигма делает акцент не на аспекте феноменологического отсутствия наличной упорядоченности, но на аспекте потенциальной эволюционной креативности, имманентной возможности становления нового "порядка" (упорядоченности). Г.Николис и Пригожин вводят в этом контексте понятие "рождения сложного"; согласно базовой формулировке российской синергетической школы, "сплошная среда потенциально содержит в себе различные виды локализации процессов (различные виды структур). Среда есть некое единое начало, выступающее как носитель различных форм будущей организации, как поле неоднозначных путей развития" (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). В рамках синергетического видения реальности хаос выступает в качестве физического обеспечения неравновесности, т.е. -- соответственно -- как фактор самоорганизации. С. показано, что в соответствующих условиях (вдали от равновесия) может происходить автономная самоорганизация материи, т.е. достижение более упорядоченного состояния с резким понижением энтропии, -- переход к "порядку" от (а главное -- из) хаоса.

По формулировке Г.Хакена, "во многих случаях самоорганизация возникает из хаотических состояний", т.е. именно "из хаотических состояний возникают высокоупорядоченные пространственные, временные и пространственно-временные структуры". Таким образом, по оценке Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмова, "хаос на микроуровне -- это не фактор разрушения, а сила, выводящая на ... тенденцию самоструктурирования нелинейной среды". Так, А.Баблоянц отмечается "жизнеподобное поведение" химической реакции: "при удалении от состояния химического равновесия ... химические реакции "оживают". Они "чувствуют" время, распознают информацию, различают прошлое и будущее, правую и левую стороны. Реакции могут проявлять различные формы самоорганизации, например, образовывать мозаичные структуры. Если же воздействовать на них слишком сильно, реакции начинают "проявлять нерешительность", их поведение становится хаотичным, или "нерациональным". Г.Николис и Пригожин при оценке креативности процесса самоорганизации говорят о "неравновесных переходах" как о "сходных с зародышеобразованием". По оценке Пригожина, в целом, "что касается современного мира, то... космология теперь все мироздание рассматривает как в значительной мере беспорядочную -- а я бы сказал, как существенно беспорядочную среду, в которой выкристаллизовывается порядок". Поскольку С. исследуются механизмы перехода неравновесной системы от хаоса к "порядку", т.е. к образованию макроскопических структур (морфогенез) или к движению с малым числом степеней свободы (упорядоченное движение), то современная С., как было отмечено на I Международной конференции Немецкого Общества Сложных Систем, рассматривает себя как "теория хаоса". Согласно интегральной формулировке Пригожина, "порядок и беспорядок... оказываются тесно связанными -- один включает в себя другой.

И эту констатацию мы можем оценить как главное изменение, которое происходит в нашем восприятии универсума сегодня". Поливариантность самоорганизационных процессов обусловливает такое свойство исследуемых С. систем, как их нелинейность. По формулировке Пригожина, "в ситуации, далекой от равновесия, дифференциальные уравнения, моделирующие тот или иной природный процесс, становятся нелинейными, а нелинейные уравнения обычно имеют более чем один тип решений". Более того, "уравнения, описывающие самоорганизацию, -- существенно нелинейные уравнения" (Г.Хакен). При аппликации этих сугубо математических формулировок на реальность их онтологический смысл может быть эксплицирован следующим образом. В равновесном состоянии для соответствующей системы возможен лишь один вариант эволюционного движения, предполагающий, что состояние системы в момент времени Тп обусловлено ее состоянием в момент времени Tn-1 и, в свою очередь, обусловливает состояние Tn+1 (и потому перспективы эволюции вполне прогнозируемы). В целом описанные линейными уравнениями процессы А.Баблоянц характеризует как таковые, при которых "все дальнейшие возможности и изменения устраняются". При ретроспективном рассмотрении сфера возможного и сфера действительного для линейно развивающейся системы оказываются практически изоморфными в содержательном отношении, -- что же касается альтернативных версий развития, то они артикулируются как невозможные. В отличие от этого, множеству качественно различных решений нелинейных уравнений онтологически соответствует "множество путей эволюции системы, описываемой этими уравнениями" (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). В соответствии с этим, переход системы из состояния, соответствующего моменту Тп, в состояние, соответствующее Tn+1, рассматривается не как результат однозначно каузального причинения, но как интегральный итог пересечения различных тенденций, конкретные конфигурации которого в момент Тп зависят не только от исходного состояния системы (состояния в момент Tn-1), но и от случайных факторов, возникающих в контексте взаимоналожения указанных тенденций, а потому оказываются принципиально непредсказуемыми (тем самым С. дистанцируется от традиционно, т.е. линейно, понятого детерминизма, зачастую дистанцируясь в обрисованном контексте и от самого термина "детерминизм"). В современной интерпретации нелинейности последняя предполагает, что направленность интерпретируется не в качеств континуального причинно-следственного вектора, а как результат случайного пересечения (взаимоналожения) не имманентно не связанных друг с другом событийных потоков. Применительно к С. данная презумпция оказывается, по оценке К.Хасейна, Дж.Гукенхеймера, Ф.Холмеса и др., не просто важнейшей, но основополагающей, фундируя собой идею о новом статусе феномена случайности. Если в рамках линейной парадигмы случайные факторы могли интерпретироваться в качестве внешних и несущественных помех реализации доминантного вектора эволюции, которыми можно было пренебречь, то в рамках анализа нелинейных систем именно случайные флуктуации, понятые в качестве имманентных по отношению к рассматриваемой системе, оказываются одним из решающих факторов эволюции., В целом, как очевидность разницы статуса необходимости и случайности, так и жесткая оппозиция последних теряют в ситуации нелинейности свой смысл: семантическая и детерминационная значимость тех или иных эволюционных факторов утрачивает онтологический статус и оказывается в зависимости от системы отсчета. Так, в С. как имеющей своим предметом сложные процессы, характеризующиеся нелинейностью развития, идеи кросс-каталитического пересечения событийных потоков и случайной флуктуации выступают, по оценке Дж.Д.Мюррея, Р.Эннса и др., в качестве фундаментальных. Как отмечают Г.Николис и Пригожин, в линейной системе результат действия двух различных факторов равен суперпозиции каждого из них взятого отдельно, в то время как "в нелинейных системах небольшое увеличение внешнего воздействия может привести к очень сильным эффектам, несоизмеримым по амплитуде с исходным воздействием". В этом отношении синергетическая парадигма демонстрирует не только презумпцию снятия альтернативы между необходимостью и случайностью, но также и альтернативы между внутренним и внешним: на основе анализа конкретных неравновесных систем С. выявляет, что "приспособляемость /к изменениям параметров внешней среды -- M.M./ и пластичность поведения -- два основных свойства нелинейных динамических систем" (Г.Николис, Пригожин). В качестве важнейшего момента нелинейных динамик выступает поливариантность протекания процессов, предполагающая наличие не только различных форм самоорганизации системы, но и эволюционных альтернатив. По оценке российских синергетиков, в мировоззренческом плане идея нелинейности может быть эксплицирована посредством: идеи многовариантности, альтернативности путей эволюции, идеи выбора из данных альтернатив, идеи темпа эволюции, идеи необратимости эволюции (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). Важно, что исследуемые С. возможности альтернативных версий развития, обеспечивающие указанный онтологический плюрализм универсума, не даны изначально, но возникают в ходе самого процесса эволюции системы: "парадоксально, но в одной и той же среде без изменения ее параметров могут возникать разные структуры... разные пути ее эволюции... Причем это происходит... не при изменении констант среды, а как результат саморазвития процессов в ней". Таким образом, "нелинейность означает возможность неожиданных, называемых в философии эмерджентными, изменений направления течения процессов", в этом отношении эволюционный процесс предстает в С. как своего рода "блуждание по полю путей развития" (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). В подобной ситуации любая попытка формулировки невероятностного прогноза, ориентированного на теоретическое моделирование будущих состояний системы, исходя из данных о настоящем ее состоянии, по формулировке Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмова, прогноз "от наличного", -- рассматривается С. не только как неадекватная, но и как некорректная. Как отмечает А.Баблоянц, "современные химики обнаружили, что реакции не всегда предсказуемы". Соответственно этому, для С. свойственно рассматривать самоорганизующуюся систему как специфический вероятностный по своей природе объект. По оценке Пригожина и И.Стенгерс, синергетический ракурс видения объекта основан на том, чтобы "представить систему ансамблем точек, т.е. "облаком точек", соответствующих различным динамическим состояниям, совместимым с той информацией о системе, которую мы знаем.

Каждая область фазового пространства может содержать бесконечно много представляющих точек. Их плотность служит меройвероятности найти рассматриваемую систему в данной области". Фундаментальным механизмом, обеспечивающим реализацию нелинейности развития, выступает в С. бифуркационный механизм (явление бифуркации было впервые описано Л.Эйлером при исследовании феномена равновесия нагруженной колонны; в математическом контексте термин "бифуркация" в свое время использовал А.Пуанкаре). Если в равновесном (или слабо неравновесном) состоянии применительно к исследуемой системе может быть зафиксировано лишь одно стационарное состояние, то при удалении от равновесия (в сильно неравновесном состоянии) при определенном значении изменяемого параметра система достигает так называемого порога устойчивости, за которым для системы открывается несколько (более, нежели одна) возможных ветвей развития. Математически это означает, что зависимость решения соответствующего уравнения от избранного параметра становится неоднозначной. Именно указанное критическое значение градиента и называется точкой бифуркации (англ. fork -- вилка: бифуркационная диаграмма действительно имеет форму вилки). Это означает, что система бистабильна, т.е. может иметь два устойчивых стационарных состояния: по наблюдению А.Баблоянц, "эта ситуация напоминает бегуна, который покинул свой дом и достиг пересечения трех дорог. Прямая дорога продолжается через шаткий мостик.

Если бегун будет продолжать путь через мостик, он может потерять равновесие и упасть на одну из "твердых" дорог, пересекающихся под ним". Таким образом, бифуркационный переход -- это объективация (выбор системой) одного из возможных вариантов развития, каждый из которых предполагает переход системы в состояния, радикально отличные от исходного. Это позволяет артикулировать ситуацию бифуркационного перехода как ситуацию резкой (как в темпоральном, так и в содержательном плане) смены характера процесса (Н.Н.Моисеев говорит в этом контексте о "быстрой, коренной перестройке характера развития системы"). Соответственно этому, и "смена пространственно-временной организации объекта" осуществляется, согласно Пригожину, именно в точках смены "типов решений, т.е. в точках бифуркаций". Возможны и более сложные ситуации, предполагающие взаимодействие между ответвившимися решениями (версиями развития), что порождает явление вторичной, третичной и т.д. бифуркации, задавая так называемые "каскады бифуркаций", раскрывающие целый веер возможных путей эволюции системы. Общей закономерностью является прямая зависимость количества бифуркационных разветвлений процесса от уровня сложности реализующей этот процесс системы: чем она сложнее, тем больше бифуркационных развилок будет на ее пути, -- Р.Томом исследуются также "катастрофические множества", т.е. множества, всецело состоящие из точек бифуркации. Однако уже первичная бифуркация верифицирует эволюционный процесс, обусловливая его принципиальную нелинейность и поливариантность. Феномен бифуркации оказывается в центре исследований по С., ибо бифуркация, по оценке Г.Николиса и Пригожина, является "источником инновации и диверсификации... поскольку именно благодаря ей в системе появляются новые решения". По оценке Д.Саттингера, Дж.Джусса, Д.Джозефа и др., бифуркационная теория лежит в самом основании синергетической исследовательской парадигмы. В целом теория бифуркаций представляет собой одну из приоритетных областей современной науки, развиваемой чрезвычайно интенсивно и апплицируемой на различные предметные области. Согласно общему выводу Н.Н.Моисеева, "стохастичность мира вкупе с существованием бифуркационных механизмов определяют непредсказуемость эволюции и ее необратимость, а следовательно, и необратимость времени.

Все эти явления тесно связаны между собой". Точка бифуркации выступает одновременно и в качестве точки максимальной чувствительности системы как ко внешним, так и ко внутренним импульсам. Так, казалось бы, при заданном наборе параметров система фактически индифферентна к выбору одного пути из двух или более возможных. Однако реально, как отмечают Пригожин и И.Стенгерс, несмотря на то что "можно было бы ожидать, что при многократном повторении эксперимента при переходе через точку бифуркации система в среднем в половине случаев окажется в эволюционном развитии по одной из возможных ветвей (версий), а в половине -- по другой, но этого не происходит: фундаментальные симметрии оказываются принципиально нарушенными". Так, например, в бифуркационной точке усиливается роль внешних воздействующих на систему полей. В частности, система начинает реагировать на гравитационные или магнитные поля, будучи в стационарном состоянии безразличной по отношению к ним. В данном случае имеет место то, что в С. называют "вынужденной" (т.е. индуцированной внешним полем) бифуркацией: "как и прежде, вблизи критического значения ... управляющего параметра может произойти самоорганизация.

Но теперь одна из возможных структур предпочтительнее другой и подлежит отбору" (Пригожин, И.Стенгерс). Вблизи бифуркационной точки сильно неравновесная система оказывается особо чувствительной и к незначительным флуктуациям ("нарушениям" или "возмущениям") того или иного параметра (условия) процесса; по определению Г.Николиса и Пригожина, "событие, происходящее в системе случайно и локально изменяющее (в общем случае слабо) некоторые из ее характеристик и свойств, называется возмущением". В равновесных состояниях действие второго начала термодинамики нейтрализует действие флуктуации, неизменно заставляя систему возвращаться к исходному (стационарному) состоянию. Собственно, устойчивым состоянием системы и называют такое "состояние, когда... действующие... возмущения затухают во времени", "не оставляя следов в системе" (Г.Николис); Г.Хакен описывает эту ситуацию в терминах "принципа подчинения параметру порядка"; Пригожин и И.Стенгерс -- в терминах "невосприимчивости системы к флуктуациям". Однако при подходе системы "вплотную к точкам бифуркации" ситуация меняется радикальным образом: "флуктуации становятся аномально сильными и закон больших чисел нарушается... Амплитуды флуктуации имеют такой же порядок величины, как и средние макроскопические значения.

Следовательно, различия между флуктуациями и средними значениями стираются" (Пригожин, И.Стенгерс). Это приводит к тому, что принцип подчинения параметру порядка перестает выполняться и, как фиксирует Г.Хакен, "первоначально устойчивая мода более не подчиняется параметру порядка и становится неустойчивой", -- на соответствующем графике "изобразительная точка попросту перескакивает из одной области в другую". Соответственно, флуктуации играют важнейшую роль в процессе самоорганизации: по оценке А.Баблоянц, "флуктуации имеют критическое значение для начала процесса самоорганизации однородного, но не устойчивого состояния системы". Речь в данном контексте идет как о действующих на систему внешних флуктуациях, так и о самопроизвольных возмущениях внутри системы, в случае чего процесс самоорганизации выступает, по формулировке Т.Райста, Н. ван Кампена и др., в качестве имеющего эндогенное происхождение. Собственно, по оценке С.П.Курдюмова, в обрисованном контексте "может быть поставлена под вопрос сама боровская относительность к средствам наблюдения -- этот якобы продуцируемый гносеологический (субъект-объектный) фактор в исследовании квантовомеханических ситуаций.

Можно выдвинуть гипотезу об объективной, а не приборной вероятности". Принципиально важным в рамках синергетической парадигмы является то, что феномен флуктуации играет в процессах самоорганизации двоякую роль. С одной стороны, флуктуация инспирирует этот процесс, приводя систему в состояние неустойчивости, -- "существование неустойчивости можно рассматривать как результат флуктуации, которая сначала была локализована в малой части системы, а затем распространилась и привела к новому макроскопическому состоянию" (Пригожин, И.Стенгерс). С другой стороны, флуктуация и содержательно определяет результат самоорганизационного изменения системы. Последнее обеспечивается за счет того, что в случае неравновесных процессов имеет место феномен так называемого "усиления флуктуации", отменяющего действие закона больших чисел. В российской школе синергетических исследований данный феномен получает название "разрастания малого". Классическим примером, используемым в С. для иллюстрации "усиления флуктуации", выступает сформулированный Г.Николисом и Пригожиным (и фактически повторяющий известный сюжет с бабочкой у Р.Брэдбери) тезис о том, что в принципе, полет мухи в Кембридже (штат Массачусетс) может привести к общему изменению климата в Индии. В непосредственной близости от точек бифуркации в соответствующей системе наблюдается значительное число флуктуации, и, по выражению Пригожина и И.Стенгерс, система как бы "колеблется" перед выбором из возможных путей развития, -- в этом случае "небольшая флуктуация может послужить началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макроскопической системы". Таким образом, малое возмущение в системе, находящейся вблизи бифуркационной точки, может привести к возникновению нового организационного порядка системы (включая и самоорганизацию исходно гомогенной среды), -- подобный феномен фиксируется в С. посредством понятия "порядка через флуктуацию". В своем предисловии к работе Пригожина и И.Стенгерс "Порядок из хаоса.

Новый диалог человека с природой" Тоффлер следующим образом описывает эту процедуру: "можно сказать, что вся система содержит подсистемы, которые непрестанно флуктуируют. Иногда отдельная флуктуация или комбинация флуктуации может стать (в результате положительной обратной связи) настолько сильной, что существовавшая прежде организация не выдерживает и разрушается. В этот переломный момент (который... называют особой точкой или точкой бифуркации) принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или оно перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности". Таким образом, разработанные современной С. концептуальные "модели "порядка через флуктуацию" открывают перед нами неустойчивый мир, в котором малые причины порождают большие следствия" (Пригожин, И.Стенгерс). Отвечая на вопрос, каков механизм "выбора" системой того или иного пути развития из веера возможных, С. постулирует фундаментальный статус в этом процессе феномена случайности: "по какому пути пойдет дальнейшее развитие системы после того, как она достигнет точки бифуркации?.. Каким образом система "выбирает"?.. В этом выборе неизбежно присутствует элемент случайности: макроскопическое управление не в состоянии предсказать, по какой траектории пойдет эволюция системы.

Не помогает и обращение к микроскопическому описанию... Перед нами -- случайные явления, аналогичные бросанию игральной кости" (Пригожин, И.Стенгерс). Собственно, эволюция в этом контексте интерпретируется как процесс последовательных бифуркационных переходов, в рамках которого, по выражению Тоффлера, "случайность возникает вновь и вновь, как феникс из пепла". Подобная установка означает формирование нового типа видения детерминационных процессов: по словам Пригожина и И.Стенгерс, "сильно неравновесная система может быть названа организованной не потому, что в ней реализуется план, чуждый активности на элементарном уровне или выходящий за рамки первичных проявлений активности, а по противоположной причине: усиление микроскопической флуктуации, происшедшее в "нужный момент", приводит к преимущественному выбору одного пути из ряда априори одинаково возможных". Важнейшим концептуальным положением С. выступает, таким образом, теорема П.Гленсдорфа--Пригожина, фиксирующая невозможность однозначного определения перспективного вектора эволюции системы в силу наличия ряда альтернативных путей ее развития в неравновесных условиях. Вместе с тем, процессы самоорганизации отнюдь не выступают в синергетической парадигме как индетерминистские: мир "порядка через флуктуацию" не подчиняется законам линейной причинности, "но мир этот не произволен.

Напротив, причины усиления малых событий -- вполне "законный" предмет рационального анализа" (Пригожин, И.Стенгерс). Так, например, развивая идеи Пригожина, российские С. на основе анализа физики плазмы выделяют особый режим системы -- так называемый режим с обострением (blow up), под которым понимается режим "сверхбыстрого нарастания процессов в открытых нелинейных средах, при которых характерные величины (например, температура, энергия...) неограниченно возрастают за конечное время" (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов). Механизм, лежащий в основе режимов с обострением, -- это, по оценке Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмова, "широкий класс нелинейных положительных обратных связей". Согласно этому подходу, как сила, так и механизм воздействия флуктуации на развитие системы зависит от того, какую именно фазу blow up переживает система. В медленной фазе режима с обострением (т.е. в квазистационарном состоянии системы) флуктуация, даже возникающая "в центре" системы, нивелируется ("сглаживается"). Что же касается собственно стадии обострения (фазы blow up), то здесь возможны два варианта: если возмущение имеет место "на периферии" системы, то в силу предельно высокой скорости протекания процессов в режиме с обострением, "система может не успеть почувствовать это возмущение", -- если же флуктуация имеет место "в центре" системы, то ее воздействие на эволюцию последней оказывается "колоссальным", производя радикальные качественные изменения ее состояния в близкий к точечному период времени. Но, так или иначе, именно флуктуации (и в этом все направления интерпретации синергетической парадигмы изоморфны в оценках) "определяют глобальный исход эволюции системы" (Пригожин, И.Стенгерс). Исходя из этого, школой С.П.Курдюмова показано, что в процедурах самоорганизации оказывается "существенной" (т.е. обладающей креативным потенциалом в отношении структурной организации) не любая случайность, но лишь имеющая место "в условиях режима развития с обострением при наличии нелинейной положительной обратной связи". Как правило, в этой ситуации имеет место механизм автокатализа, когда "продукт реакции действует на процесс по принципу обратной связи и оказывает нарастающий, наподобие снежного кома, каталитический эффект" (А.Баблоянц). Результатом описанных процессов выступают диссипативные (имеется в виду диссипация, т.е. рассеяние энергии) структуры как форма самоорганизации системы: "диссипация обусловлена единичным событием, случайным образом отдавшим предпочтение одному из двух возможных исходов.

После того, как выбор произведен, в дело вступает автокаталитический процесс" (Пригожин, И.Стенгерс). Подобно тому, как для классической (равновесной) термодинамики был типичен теоретический конструкт равновесной структуры (типа "кристаллической решетки"), так для термодинамики современной (неравновесной) базовым теоретическим конструктом выступает "диссипативная структура". Рефлексия синергетической исследовательской традиции по этому поводу выглядит следующим образом: "мы ввели новое понятие -- диссипативная структура, чтобы подчеркнуть тесную и на первый взгляд парадоксальную взаимосвязь, существующую... с одной стороны, между структурой и порядком, а с другой -- между диссипацией, или потерями... В классической термодинамике тепловой поток считался источником потерь.

В ячейке Бенара тепловой поток становится источником порядка" (Пригожин, И.Стенгерс). Таким образом, сам термин "диссипативные структуры" подчеркивает конструктивную роль процессов диссипации в их образовании, фиксируемую также фундаментальным для С. тезисом "порядок из хаоса". Согласно синергетической концепции (Дж.С.Николис, Х.Пейтген, П.Рихтер и др.), диссипативные структуры представляют собой объективацию своего рода адаптационного потенциала самоорганизующейся системы. По оценке А.Баблоянц, "диссипативные структуры появляются всякий раз, когда система, способная к самоорганизации за счет своих кооперативных свойств, измеряет время и организует пространство для того, чтобы "выжить" при различных воздействиях, оказанных на нее, или для того, чтобы лучше использовать окружающую среду". Диссипативные структуры, согласно синергетической концепции, характеризуются следующими особенностями: 1) они возникают в случаях неравновесного состояния системы как продукт (результат) ее самоорганизации; в своем возникновении они инспирированы случайной флуктуацией того или иного параметра развития системы; они являются принципиально открытыми, т.е. формиру ются только при условии постоянного энергообмена само организующейся системы с внешней средой; 4) в основе их образования лежит механизм обратных связей, предпола гающих осуществление как автокаталитических, так и кросс-каталитических процессов; 5) они реализуют кооперативные взаимодействия на микроуровне, и именно от последних зависят макроскопические свойства диссипа-тивных структур, не редуцируемые, однако, к свойствам их элементов; 6) диссипативные структуры не являются инвариантными относительно времени, а процесс их формирования характеризуется необратимостью по отношению к его течению; 7) адекватное описание диссипативных структур возможно лишь посредством нелинейных уравнений. Исходя из этого, С. утверждает, что, в отличие от консервативных структур, диссипативные структуры фактически представляют собой процесс, сама определенность которого обусловлена его перманентной подвижностью: "структура -- это локализованный в определенных участках среды процесс... имеющий определенную геометрическую форму, способный, к тому же, перестраиваться в этой среде.