Эквипотенциальные системы и макродинамика метаструктур

Введение

Наука - это неустанная многовековая работа мысли свести вместе посредством системы все познаваемые явления нашего мира.

А. Эйнштейн

Вселенная эволюционирует. Она уже прошла путь от примитивной водородогелиевой плазмы до того грандиозного своим многообразием феномена, который мы наблюдаем сейчас. В свою очередь, эволюционируют галактики от простейших облаков до сложных спиральных звездных систем с огромным разнообразием популяций. Эволюционируют звезды, планетные системы.

Понимание научной картины мира в последние годы существенно обогатилось более глубоким постижением феноменов информации, управления, а также признанием процессов самоорганизации и в неорганической природе. Самоорганизующиеся системы более не считаются специфичными только для мира живых организмов или созданных человеком информационных структур, но включают в себя также класс систем неживой природы, в частности такие системы, как звезды, галактики, возникающие в различных средах устойчивые вихревые структуры, автоволновые процессы, совокупности сопряженных химических реакций.

Огромную эволюцию претерпела и наша планета Земля: образование новых минералов, возникновение водной среды и растительности, образование каменного угля, нефти, появление и пышный расцвет в тысячах разновидностях животного мира, затем человека и человеческого общества. Последнее создало ноосферу - искусственную среду, состоящую из сотен тысяч изделий рук человеческих и разума человеческого, которые еще больше ускоряют темпы эволюции. Но одновременно нарастает угроза экологической катастрофы.

В первой част нашей работы была изложена макродинамика процессов самоорганизации информационных структур, как процесс возникновения и целенаправленного повышения уровня организованности (и негэнтропийной устойчивости) структур во времени, адекватно отображаемой сходящейся спиралью развития (гл. 3 и 4).

Что же дальше? Какова дальнейшая "судьба" и роль развившейся структуры в поступательном движении материи? Какова картина развития, если взять значительно большие интервалы времени, когда и нелинейность процессов проявляется более отчетливо, во всей полноте?

В философском плане этот вопрос можно поставить еще более конкретно; какова диалектика скачков, если процесс самоорганизации трактовать как процесс целенаправленного накопления информации? Действительно, достигнув уровня высокой организации и детерминации, данная информационная структура как бы находит свою "оптимальную архитектуру" и прекращает (точнее сказать - существенно замедляет) свое дальнейшее изменение. В высокоорганизованных живых организмах это находит свое выражение в практической неизменности вида, в ослаблении механизма мутаций, снижении роли принципа проб и ошибок. Начинается этап медленных эволюционных изменений при высоком, всевозрастающем уровне адаптации к условиям внешней среды.

Как увязать это относительное завершение развития, отображаемое сходящейся спиралью, с неограниченными возможностями дальнейшего усложнения и совершенствования форм, с нарастающими потоками информации и с продолжающимся ее накоплением?

Диалектически это противоречие разрешается зарождением и формированием новых структур на базе уже развившихся структур, но на более высоком иерархическом уровне. Таким образом, развитые продолжается: вновь происходят скачки, вновь, на новом уровне, повторяется описанный выше процесс самоорганизации. Будучи сходящимся для каждой данной информационной структуры, этот процесс дает ростки новых структур, как бы разветвляется на новые направления развития, и так далее. Это означает. что информационная емкость развивающихся систем не ограничена, она многократно возрастает при переходе на новые иерархические уровни. Сам же этот переход, как новый начальный скачок, как начало развития по новой сходящейся спирали есть проявление диалектического закона перехода количества в новое качество.

Переход на новый, более высокий иерархический уровень связан с возникновением, так называемых эквипотенциальных систем.

1. Эквипотенциальные системы

Исследование процессов самоорганизации показывает, что сходные явления (возврат "якобы к старому") встречаются не только в соседних витках спирали, но иногда, в еще более явной форме и через несколько витков, когда структура вступила в этап эволюционного развития, т.е. когда данная структура, казалось бы, детерминировалась, уже обрела устойчивую форму.

Для примера рассмотрим электронно-вычислительную машину (ЭВМ), возможность "революционного" перехода в будущем ее элементной базы на многоустойчивые элементы (МЭ). Для современной электронно-вычислительной техники, вступившей (с 3-го поколения) в стадию эволюционного развития, характерно почта исключительно использование двоичной системы исчисления. Это объясняется удобством использования элементов с двумя устойчивыми состояниями, их надежностью, а также наличием хорошо разработанного аппарата булевой алгебры.

Однако развитые многоустойчивых элементов дискретной техники может возродить десятичную систему Исчисления первоначальных механических счетных машин, но на гораздо более высоком качественном уровне электронных схем [1].

Применение многоустойчивых элементов - один из перспективных путей уменьшения оборудования в вычислительных машинах. В работе [2] показано, что многоустойчивые элементы обладают более широкими логическими возможностями по сравнению с двоичными. Кроме того, с увеличением числа состояний, реализуемых каждым элементом, количество элементов, необходимых для представления заданного объема информации, уменьшается по логарифмическому закону. Десятичные элементы позволяют получить выигрыш в количестве информации в 10⁷ раз! Тенденция к созданию элементов с большим числом устойчивых состояний характеризуется тем, что начиная с 60-х годов количество работ, посвященных исследованиям МЭ и структур на их основе, удваивалось каждые 4-5 лет.

Переход на десятичные ЭВМ, если он произойдет, может быть осуществлен, как утверждают авторы, на имеющихся элементах. Но с точки зрения достигаемых результатов и организации вычислительного процесса этот переход будет иметь характер революционного скачка, в частности будут исключены операции перехода из десятичного исчисления в двоичное и наоборот.

В философском смысле указанный переход (тезис ? антитезис ? синтез) - еще один пример действия закона отрицания отрицания в данной области техники.

Другой пример - наличие элементов сходства между живым организмом и обществом. Известно, что Ленин критиковал Н. Михайловского за то, что ему был чужд "диалектический метод, обязывающий смотреть на общество как на живой организм в его функционировании и развитии" [3]

Эти и другие рассмотренные ниже примеры ставят вопрос об эквипотенциальных системах, метаструктурах и макромоделях процессов их самоорганизации.

Эквипотенциальными системами мы будем называть системы более высокого уровня и с качественно новыми принципами организации, возникшие из систем нижестоящего уровня и содержащие их в своей структуре, включая элементы аналогии на макроуровне.

Возникновение эквипотенциальной системы - новый качественный ("начальный") скачок в процессах самоорганизации метаструктуры

Процессы самоорганизации информационных структур весьма сложны для изучения. С целью упорядочивающего упрощения и вычленения инвариантных свойств различных информационных структур нами была предложена мысленная модель процессов самоорганизации, отображающая наиболее существенные стороны этих процессов.

Было установлено, что развитие любой информационной структуры начинается с максимальной энтропии (т. е. с самых низших уровней организации). В процессе становления структура проходит ряд скачкообразных "негэнтропийных" переходов, пока наконец не найдет свою устойчивую "архитектуру". Этот переходный процесс характеризуется экспоненциальным нарастанием информационных потоков и быстрым накоплением разнообразия, причем по мере и вследствие возрастания уровня организации характер скачков постепенно ослабевает, так как уменьшается (от скачка к скачку) доля элиминируемого.

Наконец, наступает эволюционная стадия развития. Здесь неравновесная структура как бы фиксирует и "шлифует" свою "архитектуру", которая для данных внешних условий устойчива. Иначе говоря, она удовлетворяет целевой функции данного этапа развития.

Однако развитие продолжается, информационные потоки все растут, открывая возможность отбора (поиска и выбора) наиболее ценной информации, способной далее совершенствовать организацию, оптимизировать управление системой. Наступает явление насыщения разнообразием. Некоторые авторы называют это явление "кризисом перепроизводства" информации на том основании, что значительная часть добытой информации не используется для процесса организации. Возникает определенное противоречие между возросшим объемом информации и возможностью ее использования. На этом этапе существенно возрастает значение упорядочения информационного хозяйства (классифицированный учет и хранение, удобство поиска и т.п.), от которого в немалой степени зависит дальнейший прогресс данной структуры.

Одновременно создаются предпосылки для перехода возросшего количества структурной информации в новое качество. Такой переход объективно необходим, ибо, достигнув высокой степени упорядоченности и завершив в основном "доводку" своей архитектуры, информационная структура внутри себя постепенно исчерпывает возможность и ресурсы доя дальнейшего совершенствования. Диалектика процессов развития такова, что недостаточность и противоречия любой системы низшего порядка решаются, согласно принципу внешнего дополнения Ст. Бира, путем перехода к системе более высокого порядка, как бы на следующий, "эквипотенциальный" уровень.

Превосходный пример такого перехода - система "Человек ? человеческое общество". Этот переход стал возможен благодаря начавшейся совместной трудовой деятельности людей и созданию ими орудий труда, чему способствовало и появление речи, усиление языкового общения между людьми. Совместный труд привел к росту коммуникаций и интенсификации информационных процессов в обществе.

Этот переход не был обычным, рядовым скачком, а это был "начальный" скачок, к развитию совершение новой информационной структуры - человеческого общества, эквипотенциальной по отношению к исходной структуре - Человеку.

Эквипотенциальные системы как последовательные этапы развития метаструктуры. Как же будет выглядеть в указанном выше примере переход, если попытаться изобразить его на мысленной модели? По-видимому, граф будет содержать сочетание двух структур, возникших одна из другой (рис. 52).

Предчеловек* в своем развитии прошел ряд последовательных этапов (высвобождение верхних конечностей, формирование языка, освоение огня, создание орудий труда), каждый из которых можно охарактеризовать как скачок в новое состояние на пути превращения его в человека. Мы не имеем данных о временных интервалах между отмеченными выше ступенями (этапами). Однако есть основания предполагать, что развитие человека шло ускоренно. Об этом свидетельствует, в частности, академик Н.П. Дубинин, который пишет.

"Медленное течение генетической эволюции homo sapiens ускорилось благодаря появлению сознания, которое позволило совершенно в новых формах приспосабливаться к среде" [4].

Развитые языка и второй сигнальной системы имело первостепенное значение и для развития мозга. Как отмечал еще Энгельс, человеческий мозг сумел развиться лишь в процессе общественного труда, требовавшего тесного общения (обмена информацией) между людьми. На основе этого общения на определенной ступени развитая человеческого мышления возникла и усовершенствовалась членораздельная речь; последняя в огромной степени повысила интенсивность, общения людей, открыв простор развитию общественного производства.

Таким образом, когда предчеловек превратился в человека и полуинстинктивные действия его превратились в сознательный труд, начался сложный процесс общения и расслоения, означавший начало развития человеческого общества.

Только на уровне homo loquens ("человека говорящего") мог произойти и окончательно оформиться этот переход. Ни прямохождение, ни производство простейших орудий не являются еще признаками человека. Загадка появления человека и человеческого общества сводится к объяснению возникновения человеческой речи. Речь, как предметное содержание мысли, стала выступать важнейшим регулятором поведения как самого индивидуума (речевое действие в рефлексивном плане, "обращение субъекта к себе"), так и в сообществах, детерминантой на пути преобразования предчеловеческого уровня жизнедеятельности в подлинно человеческие, целенаправленные, общественные отношения.

Вероятно, возникновение речи и самосознания, как важнейшего этапа на пути превращения предчеловека в человека, методологически нужно рассматривать как процессы познания и управления, выступающие в неразрывном единстве благодаря труду и обретению собственности. Необходимость выжить, приспособиться к среде вызвала к жизни и совершенствовала у предчеловека инстинктивные формы труда с элементами орудийной деятельности. В результате многократного (миллионы раз) повторения этого процесса в I контуре механизма управления, его отражения во II контуре фиксировали, закрепляли (в память, сознании) те элементы, которые способствовали выживанию. Так, в ходе эволюции память приобрела звуковую и знаковую (образную) формы фиксирования предметов и событий, что способствовало формированию речи и развитию мыслительной деятельности. Становление речи и затем письменности как словесно-предметной формы памяти и мышления означало качественный скачок, определивший появление общественного человека и начало цивилизации.

Человеческое общество - это качественно нечто большее, чем просто сумма его индивидов. Человек, биологическая эволюции которого к этому времени завершилась, став общественным, развивался уже не как обособленный индивидуум, а вместе с обществом, ввергаясь в его катаклизмы, созидая материальные ценности, обеспечивая его трудный прогресс. Совершенствуя орудия труда, человек совершенствовал и самого себя; повышая свои знания, поднялся до вершин современного научного мышления и достиг уровня, когда ему стали- посильны задачи не только объяснения мира, но и его разумной переделки. Человек не смог бы достичь этого вне общества, в ограниченных рамках индивидуального развития.

Если теперь модель развития человека сопряжем с моделью развития человеческого общества, то описанный выше переход в новую структуру более высокого уровня будет иметь следующий вид (см. рис. 52). Здесь наглядно видна диалектика скачков и макродинамика процессов самоорганизации отдельных структур, отличающихся уровнями организации, а также диалектика развития всей метаструктуры в целом. Мы видим, что поступательное развитие идет закономерно сменяющимися импульсами. Причем созревание информационных структур низших уровней создает предпосылки и условия для появления структур более высокого уровня. Другими словами, "высшее возникает на основе оптимально развитого низшего, которое в составе высшего достигает максимального уровня развития, невозможного вне структуры высшего" [5]. Возникновение структур более высокого уровня - пример осуществления диалектического закона перехода количества в новое качество. В известной мере этот переход можно трактовать и как проявление закона отрицания отрицания, ибо имеет место отрицание самостоятельного развития данной структуры в пользу развития в метасистеме, открывающей новые возможности для повышения уровня организации этой структуры.

Со сказанным выше согласуется высказывание Б.С. Украинцева: "Наиболее высокоорганизованной живой системой является человек. Его филогенетическое обучение как биологического вида завершено. Зато с незапамятных времен началось филогенетическое обучение нового типа - социальное обучение человека", ([6], выделено нами. - А.Р.)

Итак, систему "Человек ? человеческое общество" можно рассматривать как метаструктуру, состоящую из эквипотенциальных структур, вытекающих одна из другой.

Таким образом, противоречие между высоким уровнем организации данной системы, когда количество накопившейся структурной информации достаточно (или оптимально) для ее "архитектуры", и все более нарастающими потоками информации, открывающей неограниченные возможности для дальнейшего усложнения и самосовершенствования форм, диалектически разрешается путем скачкообразного перехода системы на более высокий структурный уровень.

Переход возросшего (до состояния "насыщения") количества структурной информации в новое качество (новый, более высокий уровень структурной организации) означает начало нового этапа развития, при котором информационная емкость системы многократно возрастает. Система приобретает возможность накапливать на верхних (эквипотенциальных) уровнях, практически неограниченное количество информации, которая открывает новые пути для совершенствования и исходной структуры.

2. Метаструктуры и их макродинамика

Представляет большой интерес макродинамика метаструктур. Каково их развитие (тенденции, переходы), если взять большие интервалы времени? Отсутствие возможности непосредственного исследования таких процессов заставляет обратиться к их мысленным моделям.

Построение макромодели метаструктуры. Мысленная модель (см. рис. 52) не дает ответа на вопрос о макродинамике метаструктуры. Поэтому попытаемся построить модель на новом, эквипотенциальном уровне, взяв в качестве узловых точек* начальные скачки. Каждый виток такой спирали теперь будет отображать завершенный (в основном) процесс организации соответствующей эквипотенциальной системы.

Полученную таким путем спираль назовем макромоделью метаструктуры (рис. 53). Анализ макромодели, полученной для рассмотренной выше метаструктуры, выявляет ее сходство с моделями процессов самоорганизации информационных структур низших уровней, являющихся исходными для метаструктуры. Аналогичным образом и в метаструктуре сокращаются временные интервалы между скачками: второй виток короче, чем первый. Заметим - опять-таки вследствие интенсификации информационных процессов.

Следовательно, модель процесса самоорганизации метаструктуры также является сходящейся спиралью.

Методологическое значение изучения эквипотенциальных систем Выявление сходства макродинамики метасгруктуры с макродинамикой структур низших (исходных) уровней имеет большое значение для познания явлений окружающего нас мира, так как на основе познания закономерностей процессов самоорганизации доступных для изучения информационных структур можно высказать определенные суждения о характере процессов самоорганизации метаструктур, временная продолжительность которых столь велика, что исключает возможность непосредственных исследований, тем более - наблюдений.

Макромодели, таким образом, ценны в методологическом отношении тем, что показывают наличие элементов аналогии эквипотенциальных систем, облегчая тем самым их изучение. Действительно, эквипотенциальные системы имеют множество сходных черт. Так, и для рассматриваемого примера многие авторы отмечают элементы сходства в биологическом развитии человека и в развитии человеческого общества. А.А. Малиновский писал: "Создавая известную иерархию связей, общество по сложности и типу организации приближается к наиболее высокоразвитым организмам" [7].

Напомним также вирховскую идею - "организма-общества". "Всякое живое тело, - писал основоположник клеточной теории Р.Вирхов, - представляет устройство, подобное общественному организму, в котором множество отдельных существований поставлены в зависимость друг от друга, но так, однако же, что каждое из них имеет свою особую деятельность; и если побуждение к этой деятельности оно получает от других частей, зато самую работу свою оно совершает собственными силами".

Полная аналогия здесь, возможно, не верна, ибо для эволюции открыты многие, но не все пути, есть пути "запрещенные". А человек в своем техническом творчестве способен заранее предвидеть и планировать новые усовершенствования, создавать в том числе такие, которые для биологической эволюции недоступны (пример создания новых видов растений путем внутриклеточного скрещивания). Кроме того, это вполне соответствует диалектике развития, идущего от простого к сложному, от менее совершенных к более совершенным структурам.

Вопросы аналогии особенно привлекают разработчиков ЭВМ, добивающихся создания эффективной структуры и памяти вычислительных комплексов и такой оптимизации управления ими, какую имеет человеческий мозг.

Когда смотришь на макромодель метаструктуры, естественно, возникает вопрос - а что собой будет представлять очередной новый скачок? Человек в точке "а" не мог не только подсказать, что будет в точке "а'" (на следующем макровитке), а тем более и предвидеть саму возможность начала развития человечества как общества. Почти также трудно ответить на поставленный вопрос сейчас. Однако, имея модель и представляя в общих чертах макродинамику развития, можно уже высказать некоторые предположения, например в виде такого прогноза: следующий виток макроспирали развития, его начальный скачок, по-видимому, будет связан с началом общения человечества с другими цивилизациями. Так, американский физик Ф. Дайсон считает, что цивилизация другой звездной системы вполне могла нас значительно опередить в техническом отношении, так как на Земле техническая цивилизация существует лишь несколько сотен лет из нескольких миллиардов, протекших с момента возникновения жизни [8]. Эту же мысль поддерживает А.Д. Урсул: "Могут быть более развитые и технически более могущественные цивилизации в космосе" 19]. Обмен научными данными, опытом с другими цивилизациями будет своего рода бировским внешним дополнением к земной цивилизации, еще более ускорит научно-технический прогресс и расцвет человеческого общества на Земле,

Если учесть, что за каких-нибудь 20 лет наука и техника осуществили освоение ближнего космоса и, по выражению Вернадского, уже "вырвали человека из тонкой пленки толщиной в 10 км", то при нарастающих темпах научно-технического прогресса достижение других обитаемых миров через, скажем, 100-200 лет не кажется слишком нереальным.

Относительно "обитаемых миров" существует и негативная точка зрения. Так, И.С. Шкловский на основе анализа всей совокупности современных астрономических наблюдений приходит к выводу о возможной уникальности разумной жизни во Вселенной (или в нашей Галактике) [10]. Он справедливо заключает, что вывод о нашем одиночестве во Вселенной имеет большое морально-этическое значение для человечества. Неизмеримо возрастает ценность наших технологических и особенно гуманитарных достижений как уникального высокоупорядоченного вида структурной информации. Знание и осознание того, что мы есть как бы "авангард" материи, если не во всей Вселенной, то в огромной ее части, должно быть могучим стимулом для творческой деятельности каждого индивидуума и всего человечества. В огромной степени возрастает ответственность человечества перед исключительностью стоящих перед ним задач.

Человек в ответе не только за собственное выживание, но и за сохранение всего многообразия жизни (кому бы она ни принадлежала - рыбам, птицам, насекомым, растениям), которая и есть высшая ценность. Но единственное живое существо на земном шаре, наделенное даром слова, - Человек. Он, обладающий речью и сознанием, - единственная надежда всей жизни на Земле, отмечает Д.С. Лихачев. Становится предельно ясной недопустимость атавистических социальных институтов, бессмысленных и варварских войн, самоубийственного разрушения окружающей среды и необходимость борьбы за сокращение вооружений, ликвидацию химического и бактериологического оружия.

Вывод об уникальности разумной жизни на Земле имеет исключительно большое значение и для философии. В частности, диалектический возврат к весьма своеобразному варианту геоцентрической (И.С. Шкловский уточняет: "антропоцентрической") концепции по-новому ставит старую проблему о месте Человека во Вселенной.

3. Макродинамика научно-технического прогресса

В качестве другого примера рассмотрим мaкpoдинaмику такой метаструктуры, как научно-технический прогресс.

Взаимосвязь дифференциации и интеграции знании. В античную эпоху работы естествоиспытателей соединяли в себе и частнонаучные, и философские знания. В синкретизме (нерасчлененной целостности) возникающей науки в элементарном виде содержались зачатки всех основных естественных наук, математики и философии.

Социально-экономические условия нового времени вызвали бурный рост опытного естествознания. Систематические наблюдения, широкое использование эксперимента и математических методов позволили ученым объяснить целый ряд явлений природы. С этого времени конкретно-научное познание все с большей интенсивностью начинает выявлять свою самостоятельность, стремление к освобождению от тех слишком тесных связей с философией, которые были ей присущи прежде.

После отпочкования от философии целого ряда научных дисциплин в течение нескольких веков развивался процесс дифференциации наук (рис. 54). Накапливался (сравнительно медленно из-за слабости коммуникаций и разобщенности производства) фактический материал, строились разрозненные здания отдельных наук.

С зарождением в недрах феодализма нового, буржуазного общественного уклада начинается заметный рост научных исследований, вызванный потребностями производства, мореплавания и торговли.

Первая научная революция (XV-XVII вв.) связана с именами Леонардо да Винчи, Коперника, Галилея, Кеплера, Бэкона и Декарта, а на завершающем этапе - Гюйгенса, Ньютона и Ломоносова. В этот период создаются первые академии и научные общества, закладывается фундамент классической (и школьной) науки, и прежде всего ведущих наук - физики, математики, астрономии и механики.

При этом роль первого "одиночного лидера" естествознания (по терминологии Б.М. Кедрова) в этот период играет механика. Это явилось следствием взаимодействия потребностей производства (материального фактора) и внутренней логики самого научного познания, его конкретизации.

Рост научных знаний, особенно в механике и математике, в XVI-XVTII вв., подготовил промышленную революцию, ознаменовавшуюся изобретением и внедрением паровой машины, а затем двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей. Этот скачок вызвал широкую интеграцию науки, обусловленную переходом многих отраслей общественного производства на новую энергетическую и техническую базу. При этом естествознание к началу XIX в. утрачивает свой первоначальный, "механический" характер. Теперь вся совокупность главных отраслей науки (химия, физика и биология) становится групповым лидером - вплоть до конца XIX в. [11]

Интеграция, в свою очередь, еще более ускорила процесс развития и дифференциации наук в XIX и первой половине XX в. Современная наука чрезвычайно дифференцирована. Эта дифференциация продолжается, она естественна и необходима для углубления познания.

На рубеже XX в. одиночным лидером научного прогресса становится физика (атомная физика). Ее прогресс накладывает отпечаток на все другие отрасли науки и их дифференциацию.

В настоящее время, в эпоху научно-технической революции, мы опять переживаем процесс интеграции знаний на базе целой группы естественных и технических наук, главным образом кибернетики, вычислительной техники, атомной энергетики и космонавтики. Интеграция развивается на путях становления общей научной методологии и формирования общих закономерностей.

Именно синтез знаний позволяет сделать следующий шаг вперед в познании, перейти от статической картины явления к динамической. Приведем конкретный пример из области современной физики. До недавнего времени такие далекие друг от друга области, как физика элементарных частиц и астрофизика, развивались обособленно. После -эпохи революционных открытий" 60-х годов, когда одна за другой появлялись на свет новые частицы, в микрофизике наметился определенный спад. Лидировать стала астрофизика, открывшая удивительные объекты - квазары, пульсары, "черные дыры", реликтовое излучение и т.п. Однако раздельное изучение статического микромира и статической Вселенной не раскрыло механизма эволюции Вселенной. Поэтому сейчас в центре внимания физиков оказались динамические процессы, причем становится ясным, что без знания физики элементарных частиц, без объединения ее с астрофизикой вряд ли удастся ответить на вопросы, как рождаются звезды и галактики, откуда они берут энергию, как развивается вся Вселенная.

Современная человеческая деятельность больше, чем когда-либо ранее, основывается на взаимопроникновении наук, на объединении знаний из различных областей, но при этом лишь восхождение на более высокий уровень общности, как показывает естествознание XX в., позволяет увидеть новые функциональные связи. Следовательно, синтез знаний на основе интегративных понятий, позволяющий обнаружить новую сущность, раскрыть макродинамику процессов организации, можно рассматривать как новую грань диалектического метода, новый вклад естествознания XX в. в теорию познания.

Процессы интеграции происходят на фоне и наряду с углубляющейся дифференциацией знаний. В ходе интеграции происходит не только синтез, превращение наук во что-то "новое". При этом и "старое" не элиминируется, оно продолжает по-прежнему функционировать в своих ограниченных рамках. Новое позволяет уточнить эти рамки, внося упорядочение в научное знание. В свою очередь, продолжая развиваться, оно со временем дает и новые ответвления знания.

По мере накопления знаний синтез знаний приводит к переходу возросшего количества информации в новое качество, отражающее уровень познания на данном этапе развития. Этот процесс идет в полном соответствии с диалектическими законами. Так, интеграция более высокого уровня в известной мере отрицает ограниченные рамки интеграции предыдущего уровня. Например, кибернетика в момент своего возникновения, интегрируя ряд дисциплин, ориентировалась на систему представлений классической физики и подчеркивала "устойчивость, постоянство окружающего нас мира". При этом в кибернетике всякого рода неравновесие рассматривалось как возмущение, временно препятствующее возникновению структуры, отождествляемой с упорядоченностью в равновесном состоянии.

Синергетика же, имея преемственную историческую связь с кибернетикой и общей теорией систем, исходит из противоположной точки зрения на объективную реальность - из более широкого охвата явлений. Для нее неравновесность не препятствие, а, напротив, источник упорядоченности (как отклонение, вызывающее движение). Причем синергетика исходит из того, что процессы окружающего нас мира в принципе нелинейны, в то время как линейные процессы, т.е. процессы, допускающие описание с помощью линейных математических методов, составляют в этом мире весьма ограниченный класс. В начале века, однако, считалось верным обратное; линейные методы универсальны, а нелинейные являются их частым случаем.

Итак, синтез знаний на более высоком уровне общности (диалектический метод) и интенсификация информационных процессов с помощью быстродействующих устройств поиска, сбора и обработки данных (фактор времени) - вот основные условия успешного решения познавательных задач. Несоблюдение хотя бы одного из этих условий может снизить результативность исследований. Так, попытка систематической разработки общей философской "теории пограничных наук", предпринятая пермской школой философов (1960-1972 гг.), не привела, на наш взгляд, к существенному прогрессу в развитии философской науки именно потому, что исследования проводились на прежнем уровне знаний, без привлечения таких интегративных понятий, как информация, организация и управление, без системной интеграции знаний.

Неудержимый рост количества научных открытий и изобретений во многом является следствием интеграционных процессов, появления новых знаний на "стыках наук" в результате их взаимодействия. Причем на стыках раскрываются совершенно неожиданные перспективы.

Так, в 1980 г. открыто явление сверхпроводимости у некоторых органических (!) материалов (тетраметил-тетраселенофульвален), имеющей особое значение для перспективных разработок в области электроники и создания сверхбыстродействующих ЭВМ на новой элементной базе. В более отдаленном будущем прогнозируется... выращивание ЭВМ на молекулярном уровне методами генной инженерии [12].

Вот еще пример поразительного эффекта, подлинно скачкообразного "прорыва" вперед. На стыке квантовой электроники, нелинейной оптики и спектроскопии возникла и стала быстро развиваться нелинейная лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения и чувствительности. В Сибирском отделении АН СССР создан уникальный нелинейный спектрометр, по разрешающей способности почта в миллион раз превосходящий самые лучшие классные приборы. Институт спектроскопии АН СССР с помощью этого прибора успешно провел эксперименты по оптическому обнаружению даже одиночных атомов.

Сейчас перед наукой встали главные бастионы природы: макромир с его закономерностями возникновения и развития, микромир с многочисленной загадочной семьей элементарных частиц [10], в котором по мере уменьшения размера исследуемых частиц открываются все новые и новые физические явления, и, наконец, ЖИЗНЬ - эта извечная тайна органической природы, выдвигающая ныне в качестве очередного лидера молекулярную биологию.

Построение в обоснование макромодели процесса организации научно-технического прогресса как метаструктуры. Таким образом, динамика развития науки и техники (см. рис. 54) имеет закономерные "большие пульсации", смены дифференциации и интеграции, как этапы скачкообразного перехода возросшего количества разнообразия в новое качество, т.е. имеет свою макродинамику. Она более наглядно видна на макромодели (рис. 55), узловыми точками которой являются отмеченные выше скачки: революция в науке (XV-XVII вв.), промышленная революция (конец XVIII-XIX вв.) и современная научно-техническая революция (XX в.).

Самоусложнение структуры науки, ее многообразие и многоплановость проявляются в продолжающемся и в наше время выделении относительно самостоятельных участков (новых научных дисциплин)* .

Следует отметить, что чем более развита дифференциация, тем сильнее проявляется внутреннее богатство связей и тем органичнее взаимодействие в периоды интеграции. Другими словами, дифференциация научных знаний "работает" на интеграцию и синтез научных знаний.

По мере развития знание не только становится структурно многообразным, но и формируется в определенную систему, поэтому знание каждой эпохи выступает как определенная целостность, а не как сумма его отдельных областей, и это проявляется в характере интеграции. Если дифференциация - отражение движения познания от абстрактного ко все более конкретному знанию, то последнее обнаруживает свою значимость в процессе интеграции.

Таким образом, интеграция научных знаний имеет свою внутреннюю логику развития, объективной основой которой, прежде всего, является единство материального мира, всеобщая диалектическая связь явлений и процессов, происходящих в природе.

Следовательно, дифференциация и интеграция - две стороны единого процесса самоорганизации научно-технического прогресса. Чем больше сумма конкретных знаний, тем сильнее потребность в раскрытии их связи. Необходимость неотложного изучения интегративных процессов, протекающих в науке, диктуется и тем, что в ее развитии в последнее время выявились трудности, преодолеть которые можно лишь уяснив пут и средства синтеза научных знаний.

Для узловых точек (скачков, пульсаций) процесса организации рассматриваемой метаструктуры характерны следующие отличительные моменты:

· научная революция открыла путь к познанию явлений природы, к научной абстракции, способствовала созданию понятийного аппарата языка науки;

· наиболее существенный момент промышленной революции - приумножение физической силы человека путем создания "рабочих машин" (Энгельс) на основе познанных закономерностей природы;

· для современной научно-технической революции характерно приумножение возможностей умственной деятельности человека путем передачи целого ряда вычислительных и контрольных функций на ЭВМ и автоматические устройства.

Остановимся на этой стороне современной НТР несколько подробнее. Анализ параметра современных ЭВМ и динамики их роста, приведенный в гл. 2, показывает, что промышленные революции на всем своем протяжении не знали такого роста мощностей и столь стремительного прироста производительности аппаратных средств и продукции при одновременном резком снижении энергопитания и стоимости. В этом - фундаментальное различие между инженерно-техническим уровнем решаемых задач, характерных для эпохи промышленных революций, и научно-техническим уровнем современной НТР в целом. Система современных суперкомпьютеров способна запомнить информацию, содержащуюся во всех библиотеках мира, т.е. способна овладеть всей исторически накопленной памятью человечества и оперативно выдавать ее потребителю.

Несомненно, наиболее существенна интеллектуальная сторона прогресса, передача ряда процессов умственной деятельности человека на ЭВМ. Многолетняя дискуссия о том, "может ли машина мыслить", уходит в прошлое, перешла в стадию проверки практикой. Так, уже с 1985 г. в США выпускаются экспертные системы на базе ЭВМ. Экспертиза-это уже элемент мышления. Японская фирма "Ваком" в настоящее время (1991 г.) создает "нейронный компьютер", способный самостоятельно принимать решения, т.е. действовать в незапрограммированных ситуациях, незнакомых создателям ЭВМ. Освоение думающих ЭВМ обозначит второй этап компьютерной революции.

Таким образом, на первом этапе (см. рис. 55) доминировал познавательный (информационный) аспект, на втором - энергетический, а на третьем - информационно-управленческий, причем отрицание одного направления другим означало не отказ от достигнутого разнообразия, а изменение генеральной линии развития, при котором все ценное, что было достигнуто ранее, сохранялось и получало дальнейшее развитие. В философском смысле в отмеченных узловых (интегративных) моментах макродинамики научно-технического прогресса (см. рис. 55) мы видим проявление закона отрицания отрицания (тезис ? антитезис ? синтез).

Каковы здесь временные интервалы?

Если от изобретения рычага и колеса до первых научных открытий прошли десятки столетий, а от научной революции до изобретения и внедрения паровой машины и электропривода - около трех столетий, то между механическим приводом и ЭВМ мы насчитываем интервал вымени чуть более одного столетия.

Сокращается во времени и продолжительность самих переходов: если для завершения промышленной революции потребовалось около 100 лет, то, учитывая неизмеримо возросшие темпы развития, можно предположить, что для завершения современной научно-технической революции понадобится меньше времени*. В настоящее время еще недостаточно данных, чтобы заранее указать время завершения этой эволюции. Но можно сказать, что она завершится с осуществлением полного перехода от старого технологического базиса "индустриальной" эры к качественно новым, информационным технологиям (ИТ) и компьютерным интегрированным производствам (КИП). После этого непрерывный научно-технический прогресс информационной цивилизации будет осуществляться эволюционно на основе дальнейшего совершенствования информационной базы и безбумажной технологии управления.

Из рассмотренных выше примеров видно, что процессы организации метаструктур имеют макродинамику, аналогичную макродинамике исходных структур, эквипотенциальных друг к другу, а макромодель процесса организации метаструктуры представляет собой сходящуюся спираль.

4. Этапы развития информационных языков и макромодель данной метаструктуры

В заключение остановимся еще на одном примере - возникновении и развитии такой важной метаструктуры, как информационные языки, исходной структурой которых являются разговорные языки.

Разговорные языки возникли в ходе длительного информационного взаимодействия миллионов людей для удовлетворения их жизненных потребностей, т.е. естественным, эволюционным путем. При этом звуки и знаки, которыми обменивались человекообразные в процессе общения, совместной охоты и т.п., как первоначальная оперативная информация постепенно оседали" (кристаллизовались, совершенствовались) в виде специфической информационной структуры - разговорного (предметного, естественного) языка.

В дальнейшем, в процессе совместной трудовой деятельности людей, появилась речь, а затем и письменность. Становление естественного языка имело решающее значение не только для интенсификации информационных процессов и роста коммуникативности между людьми в разных частях света, но и для самого процесса познания окружающего мира, для развития науки, выступающей в качестве языковой системы уже более высокого уровня общности (рис. 56).

Известны слова Н. Бора о том, что математика - "это язык науки" [14]. Но не только математика, а любая наука является языком, понимаемым как форма существования знания в виде системы знаков.

"Знание, будучи языковой системой, - писал П.В. Копнин, - образует своеобразный мир, имеющий определенную структуру, включающую в себя связь между ее образующими элементами по известным правилам" [15].

Эта система, непрерывно обогащаемая новыми элементами, имеет свои, более общие законы построения и функционирования, чем законы построения любого естественного (разговорного) языка.

Такое расширенное представление о языке, рассмотрение предметного языка в виде информационной структуры, способствующей развитию языков более высокого уровня, прямо вытекает из утверждения К. Маркса о том, что язык - это непосредственная действительность мысли.

Сужение представлений о языке до уровня лишь естественных языков противоречило бы приведенной выше мысли Маркса и сделало бы непонятным процесс мышления и познания. Пределов познания человеком природы и, следовательно, развития мышления не видно, в то время как естестеенные языки в настоящее время развиваются крайне медленно* . Действительно, в течение последних десятилетий на наших глазах происходит научно-техническая революция, появляются все новые области знаний, а сколько-нибудь существенных изменений в естественных языках за этот период не произошло. Это можно объяснить лишь тем, что, достигнув достаточно высокой степени организованности, естественные языки уже приобрели устойчивую структуру, отвечающую целевой функции (общения, познания); они в настоящее время развиваются эволюционным путем, пополняя свой словарный запас новыми терминами и уточняя (незначительно) грамматику.

Устойчивость*. естественных языков создает благоприятные условия (базис) для развитая языков более высокого уровня. Л.С. Козачков в упомянутой работе различает три уровни развития языков: предметный язык, научный язык и метаязык. Согласно нашей концепции макродинамики процессов развития, диалектика скачков внутри указанных уровней и начальные скачки, означающие зарождение новых (эквипотенциальных) уровней, образуют метаструктуру (см. рис. 56). Каждый из указанных выше уровней развития языка имеет свои особенности, как в словарном составе, так и в логике (грамматике).

Границы между отдельными уровнями развития языка во времени в известной мере размыты, ибо на любом этапе развития человеческого мышления язык был не только средством общения, но и средством познания действительности. Поэтому элементы научного мышления появились еще в глубокой древности, когда лишь формировался предметный язык. Появление первых понятий и выражение их с помощью слова было величайшим достижением человеческого мышления, познания.

Словарный состав языка науки (II уровень) - это совокупность фактов, законов, теорем и научных понятий, накопленных в процессе познания мира, а исчисленческая часть науки - это грамматика и логика в виде правил построения фраз и правил вывода. Отличительная особенность языка науки - стремление к структурализации и формализации. Последняя вооружает науку математическим аппаратом, позволяет проникнуть в сущность процессов, и в часлюсти обнаруживает единство природы в поразительной аналогичность дифференциальных уравнений, относящихся к разным областям явлений. Задача той или иной науки и состоит в совершенствовании способов построения правильных фраз (т.е. в формулировке объективных истин), совершенствовании методов вывода-логики и грамматики науки [16].

Высокоорганизованность языка всех уровней проявляется, в частности, в "красоте" структуры, подчеркивающей глубину и значительность содержащейся в ней информации. Вершинами естественных .языков являются язык Шекспира и Толстого, поэзия Пушкина и Лермонтова. Подобно этому язык науки (ее теоремы, формулы) имеет свои "законы красоты", складывающиеся из внешней простоты (радующей глаз структуры) и внутренней логической стройности, когда формула связывает в простой форме разнородные явления, неожиданно освещая светом разума сложные связи явлений (уравнения Максвелла, Эйнштейна).

Первые философские понятия (элементы III уровня - метаязыка) в зачаточной форме также появились еще в философии Древнего Востока (Индия, Китай), в учениях древних милетцев, пифагорейцев, элеатов, Гераклита, атомистов Эпикура, Левкиппа и Демокрита, т.е. еще в недрах I и II уровней развития информационных языков.

Истоком европейской философии явилось учение Фалеса из Милета. Гегель писал:

"Фалесово положение, что вода есть абсолют или, как говорили древние, первоначало, представляет собой начало философии, так как в нем достигается сознание, что единое есть сущность, истинное, что лишь оно само по себе сущее" [17].

Требовалась большая смелость, чтобы прийти к мысли о том, что за многообразием чувственно воспринимаемых явлений скрывается их единство, что в основе всего сущего лежит единая субстанция.

В "Метафизике" Аристотель впервые выдвинул идею о возможности выделения особой области - философского знания. Философия у Аристотеля выступает как учение о мире в целом, о сущности мира, тогда как частные, эмпирические науки изучают отдельные его аспекты.

Философия Аристотеля господствовала в течение двух тысячелетий и в годы позднего средневековья и раннего Возрождения была синонимом философской культуры.

На смену античной диалектике мыслителей древности в новое время (XVII-XVIII вв.) пришел метафизический способ мышления. Этот переход был закономерен для данной стадии развития естествознания, начавшего исследовать предметы, прежде чем приступить к исследованию процессов и, таким образом, "имел в свое время великое историческое оправдание" (Энгельс).

Вся домарксовская философия* по существу явилась предисторией диалектического и исторического материализма. Философия XIX в., оказавшая существенное влияние на ход истории в последовавшие сто лет, была создана Марксом и Энгельсом в процессе критической переработки достижений философской мысли, обобщения новых достижений естествознания и социальной практики.

Несмотря на выявившиеся неадекватности в социальном прогнозировании, марксизм явился заметной вехой в истории философии и социологии.

Основой словарного состава метаязыка, как языка высшего уровня развития мышления, являются наиболее общие законы развития объективного мира (законы диалектики) и основные философские категории, такие, как материя, пространство и время, причинность, необходимость и случайность, информация и др.

Каждый из отмеченных выше уровней информационных языков имеет свою диалектику развития, свои скачкообразные переходы, причем временные интервалы появления новых уровней здесь также неуклонно сокращаются, если естественные языки развивались в течение тысячелетий, а язык науки - несколько сотен лет, то метаязык, законы материалистической диалектики начали формироваться немногим более 100-150 лет назад. Следовательно, макромодель данной метаструктуры также представляет собой сходящуюся спираль (рис. 57).

Итак, в процессе познания окружающего мира человек должен был вначале освоить естественные языки, далее на их основе - язык науки и, только синтезировав их, смог сформулировать наиболее общие законы развития природы и общества.

5. Место философии в общей системе знаний и социальной жизни общества

Проблема взаимоотношения философии и науки актуальна потому, что ряд представителей современной зарубежной философии пишут о бесплодности попыток построения философии как науки*. Неопозитивисты, например, считают, что наука не может стать мировоззрением, ибо она аналитична, а мировоззрение требует синтеза. Иррационалисты утверждают, что мировоззрение не может стать наукой, ибо наука основывается на формализации [20].

Неадекватность подобных суждений очевидна, поскольку в любой конкретной науке анализу сопутствует синтез, а философия, в свою очередь, синтезируя данные конкретных наук, не может обходиться без анализа этих данных на основе диалектической методологии. Известно также, что формализации подвергается далеко не все содержание конкретных наук.

Материалистическая диалектика утверждает гармоническое единство философского и конкретно-научного знания. Подлинная философия в своих выводах всегда опирается на данные конкретных наук, а конкретные науки, в свою очередь, не могут успешно развиваться, не обращаясь к философии, предметом которой являются наиболее общие законы движения и развития природы, человеческого общества и мышления. Как общий метод исследования материалистическая диалектика представляет собой неразрывное единство мировоззрения и метода.

Философия как интегрирующий центр в системе наук. По мере научно-технического прогресса философия приобретает все большее значение и выступает как интегрирующий центр в системе наук, как мировоззренческая и методологическая основа теоретического синтеза. Опираясь на исторический опыт освоения действительности, зафиксированный в различных формах материальной и духовной культуры, на достижения конкретных наук, философия разрабатывает основы научного мировоззрения, уменьшая энтропию в этой области. Мировоззрение, в свою очередь, является мощным инструментом познания. "Если под философией понимать поиски знания в его наиболее общей и наиболее широкой форме, то ее, очевидно, можно считать матерью всех научных исканий", - писал А. Эйнштейн [21].