Организменная биология

В начале XX века организменные биологи, противостоя механицизму и витализму, взялись за проблему биологической формы с новым энтузиазмом, развивая и совершенствуя многие из важнейших прозрений Аристотеля, Гете, Канта и Кювье. Некоторые из главных особенностей того, что мы сегодня называем системным мышлением, явились следствием их напряженной работы24.

Росс Харрисон, один из ранних представителей органицизма, исследовал концепцию организации, которая постепенно вытеснила старое понятие функции в психологии. Этот сдвиг от функции к организации знаменует сдвиг от механистического к системному мышлению, поскольку функция, по своей сути, есть понятие механистическое. Харрисон определил конфигурацию (форму) и взаимосвязь как два важных аспекта организации, которые впоследствии были объединены в понятие паттерна как конфигурации упорядоченных взаимоотношений.

Биохимик Лоуренс Хендерсон известен тем, что уже в своих ранних работах применял термин система, как к живым организмам, так и к социальным сообществам25. Начиная с этого времени, системой принято считать интегрированное целое, чьи существенные особенности формируются через взаимосвязи его частей; системным мышлением называют понимание феномена в контексте более обширного целого. Таково, фактически, первоначальное значение слова «система», происходящего от греческого синхистанай — «располагать вместе». Понимать вещи системно означает дословно: помещать их в какой-либо контекст, устанавливать природу их взаимосвязей26.

Биолог Джозеф Вуджер утверждал, что организмы могут быть полностью описаны на языке составляющих их химических элементов «плюс организующие связи». Эта формулировка значительно повлияла на Джозефа Нидхэма, который считал, что публикация «Биологических принципов» Вуджера в 1936 г. положила конец спорам между механицистами и виталистами27. Сам Нидхэм, чья ранняя работа была посвящена проблемам биохимии развития, всегда проявлял глубокий интерес к философским и историческим измерениям науки. Он написал множество статей в поддержку механистической парадигмы, но со временем пришел к организменному мировоззрению. «Логический анализ концепции организма, — писал он в 1935 г., — заставляет нас искать организующие связи живой структуры на всех уровнях, высших и низших, грубых и тонких»28. Позже Нидхэм оставил биологию и стал одним из ведущих историков китайской науки, а как таковой — страстным адептом организменного мировоззрения, которое лежит в основе всей китайской мысли.

Вуджер и многие другие исследователи подчеркивали, что одной из ключевых особенностей организации живых организмов выступает ее иерархическая природа. Действительно, выдающимся свойством всякой жизни является тенденция к формированию многоуровневых структур — систем внутри других систем. Каждая из них образует целое по отношению к своим частям, в то же время являясь частью более объемного целого. Так, клетки объединяются, формируя ткани, ткани формируют органы, а органы формируют организмы. Последние, в свою очередь, существуют внутри социальных и экологических систем. Всюду в пределах живого мира мы находим живые системы, вкрапленные в другие живые системы.

Еще на заре развития организменной биологии эти многоуровневые структуры стали называть иерархиями. Однако этот термин может легко ввести в заблуждение, поскольку ассоциируется с человеческими иерархиями; последние представляют достаточно ригидные структуры господства и контроля, что отнюдь не напоминает многоуровневый порядок, присущий природе. Мы увидим дальше, что важное понятие сети — паутины жизни — позволяет по-новому взглянуть на так называемые «иерархии» природы.

Ранние системные аналитики очень ясно представляли себе, что существуют различные уровни сложности и что на каждом уровне применимы свои типы законов. Понятие организованной сложности стало поистине важнейшей темой системного подхода29. На каждом уровне сложности наблюдаемые явления отличаются свойствами, которых не существует на более низком уровне. Например, понятие температуры, которое является центральным в термодинамике, лишено смысла на уровне индивидуальных атомов, где действуют законы квантовой теории. Подобным же образом, вкус сахара отсутствует в атомах углерода, водорода и кислорода, из которых сахар состоит. В начале 20-х гг. философ К. Д. Броуд ввел термин внезапные свойства — для тех свойств, которые проявляются лишь на определенном уровне сложности, но не существуют на более низких уровнях.

Системное мышление

Идеи, выдвинутые организменными биологами в первой половине нашего столетия, способствовали зарождению нового способа мышления — системного мышления — опирающегося на связность, взаимоотношения, контекст. Согласно системному взгляду, существенными свойствами организма, или живой системы, являются свойства целого, которыми не обладает ни одна из его частей. Новые свойства возникают из взаимодействий и взаимоотношений между частями. Эти свойства нарушаются, когда система рассекается, физически или теоретически, на изолированные элементы. Хотя мы можем распознать индивидуальные части в любой системе, эти части не изолированы, и природа целого всегда отличается от простой суммы его частей. Системный взгляд на жизнь красиво и исчерпывающе иллюстрируется в работах Пауля Вайсса, который принес системные понятия в науку о жизни из своих прежних исследований в области прикладной техники; Вайсе посвятил всю свою жизнь изучению и пропаганде целостной организменной концепции биологии30.

Возникновение системного мышления стало настоящей революцией в истории западной научной мысли. Убеждение, что в любой сложной системе поведение целого может быть полностью понято на основе свойств его частей, было центральным в картезианской парадигме. Именно знаменитый декартовский метод аналитического мышления составлял суть современной научной мысли. При аналитическом, или редукционистском, подходе сами части можно анализировать дальше не иначе, как только сведя их к еще меньшим частям. Действительно, западная наука развивалась именно таким путем, и на каждой стадии мы имели дело с неким уровнем фундаментальных составляющих, анализировать которые дальше не представлялось возможным.

Величайшим шоком для науки XX века стал тот факт, что систему нельзя понять с помощью анализа. Свойства частей не являются их внутренними свойствами, но могут быть осмыслены лишь в контексте более крупного целого. Таким образом, изменились представления о взаимоотношениях частей и целого. При системном подходе свойства частей могут быть выведены только из организации целого. Соответственно, системное мышление не концентрирует внимание на основных «кирпичиках», но интересуется основными принципами организации. Системное мышление контекстуально, что являет собой противоположность аналитическому мышлению. Анализ означает отделение чего-либо, с тем чтобы понять его; системное мышление означает помещение чего-либо в более обширный контекст целого.

Квантовая физика

То, что система есть интегрированное целое, которое нельзя понять посредством анализа, оказалось еще более шокирующим в физике, чем в биологии. Со времен Ньютона физики полагали, что все физические явления могут быть сведены к свойствам тяжелых и твердых материальных частиц. Однако в 20-е годы квантовая теория заставила их принять тот факт, что твердые материальные объекты классической физики на субатомном уровне разлагаются на волноподобные вероятностные паттерны. Более того, эти паттерны представляют не вероятности объектов, а вероятности взаимосвязей. Субатомные частицы бессмысленны как изолированные сущности; они могут быть поняты лишь как взаимосвязи, или корреляции, между различными процессами наблюдения и измерения. Другими словами, субатомные частицы — не вещи-, а взаимосвязи между вещами, которые, в свою очередь, служат взаимосвязями между другими вещами, и т. д. В квантовой теории мы никогда не останавливаемся на вещах, но всегда имеем дело с взаимосвязями.

Тем самым квантовая физика показывает, что мы не можем разложить мир на независимо существующие элементарные единицы. По мере того как мы сдвигаем фокус нашего внимания от макроскопических объектов к атомам и субатомным частицам, природа не демонстрирует нам никаких изолированных строительных блоков; вместо этого появляется сложная паутина взаимоотношений между различными частями единого целого. Как выразил это Вернер Гейзенберг, один из основателей квантовой теории: «Таким образом, мир оказывается сложной тканью событий, в которой связи различного рода сменяют друг друга, или перекрываются, или объединяются, тем самым определяя текстуру целого»31.

Молекулы и атомы — структуры, описываемые квантовой физикой, — состоят из компонентов. Однако эти компоненты, субатомные частицы, не могут быть поняты как изолированные сущности, но должны быть определены через взаимосвязи. Как говорил Генри Стэпп: «Элементарная частица не является независимо существующей, доступной для анализа сущностью. По сути, это совокупность взаимосвязей, которая тянется наружу, к другим вещам»32.

В формализме квантовой теории эти взаимоотношения принято выражать в вероятностных терминах, причем вероятности определяются динамикой всей системы. Если в классической механике свойства и поведение частей определяли соответствующие характеристики целого, то в квантовой механике ситуация изменилась на противоположную: именно целое определяет поведение частей. В 20-е годы ученые в области квантовой физики сражались за тот же концептуальный сдвиг от частей к целому, который породил и школу организменной биологии. И биологам, вероятно, трудно было бы преодолеть картезианский механицизм, если бы он так эффектно не провалился в физике, которая являла собой триумф картезианской парадигмы на протяжении трех столетий. Гейзенберг усмотрел в сдвиге от частей к целому центральный аспект концептуальной революции, и это произвело на него такое впечатление, что он даже озаглавил свою научную автобиографию « Der Teil und das Ganze » («Часть и целое»)33.

Гештальт-психология

Если первые биологи организменного направления обнаружили проблему органической формы и включились в дискуссию об относительных достоинствах механицизма и витализма с некоторым опозданием, то немецкие психологи вносили свой вклад в этот диалог с самого начала34. В немецком языке органическая форма обозначается словом Gestalt (в отличие от Form , которое означает неодушевленную форму), и в те дни широко обсуждаемая проблема органической формы была известна как Gestaltproblem . В начале века философ Христиан фон Эренфельс впервые использовал термин Gestalt для обозначения нередуцируемого перцептуального паттерна, что дало начало школе гештальт-психологии. Эренфельс, характеризуя гештальт, утверждал, что здесь целое превышает сумму своих частей, что позже стало ключевой формулой для системных мыслителей35.

Гештальт-психологи, возглавляемые Максом Вертхаймером и Вольфгангом Кёлером, видели в существовании нередуцируемых целых ключевой аспект восприятия. Живые организмы, как они утверждали, воспринимают вещи не как изолированные элементы, но как интегрированные перцептуальные паттерны — значимые организованные целостности, которые проявляют свойства, отсутствующие в их частях. Понятие паттерна было всегда присуще работам гештальт-психологов; часто в качестве аналогии они приводили музыкальную тему — ее можно сыграть в разных тональностях, но при этом она не потеряет своих существенных особенностей.

Подобно организменным биологам, гештальт-психологи видели свою школу как третий путь, помимо механицизма и витализма. Гештальт-школа внесла значительный вклад в область психологии, особенно в сферу обучения и понимания природы ассоциаций. Несколько десятилетий спустя, в 60-е годы, холистический подход к психологии породил соответствующую школу психотерапии, известную как гештальт-терапия, которая придает огромное значение интеграции индивидуальных переживаний в значимые целостности36.

В Германии 20-х годов, в период Веймарской республики, как организменная биология, так и гештальт-психология являли собой часть более обширного интеллектуального направления, движения протеста против нарастающей фрагментации и отчуждения человеческой природы. Вся Веймарская культура характеризовалась антимеханистическим мировоззрением, «жаждой целостности»37. Организменная биология, гештальт-психология, экология, а позже и общая теория систем — все это взросло на этом холистическом Zeitgeist («духе времени»).

Экология

Если биология столкнулась с нередуцируемой целостностью в организмах, квантовая физика — в атомных явлениях, а гештальт-психология — в восприятии, то экологи обнаружили ее при изучении сообществ животных и растений. Новая наука, экология, вышла из организменной школы биологии в девятнадцатом веке, когда биологи начали изучать сообщества организмов.

Экология — от греческого oikos («домашнее хозяйство») — это изучение Домашнего Хозяйства Земли. Более строго — это изучение взаимоотношений, в которые вовлечены все члены Домашнего Хозяйства Земли. Термин был введен в 1866 году немецким биологом Эрнстом Геккелем, который определил его как «науку о связях между организмом и окружающим его внешним миром»38. В 1909 году балтийский биолог и пионер экологии Якоб фон Экскюль впервые использовал выражение Umwelt («окружающая среда»)39. В 20-е годы экологи сконцентрировали свое внимание на функциональных взаимоотношениях внутри сообществ животных и растений40. В своей новаторской книге «Экология животных» Чарльз Элтон ввел понятия пищевых цепей и пищевых циклов, полагая кормовые взаимоотношения внутри биологических сообществ их центральным организующим принципом.

Поскольку язык ранних экологов был весьма близок к языку организменной биологии, не удивительно, что они сравнивали биологические сообщества с организмами. Например, Фредерик Клементе, американский эколог-ботаник и пионер в изучении преемственности [succession], рассматривал сообщества растений как сверхорганизмы. Это понятие вызвало оживленные споры, которые не затухали в течение почти десяти лет, пока британский эколог-ботаник А. Дж. Тэнсли не отверг понятие сверхорганизма и не ввел термин экосистема для обозначения сообществ животных и растений. Понятие экосистемы — определяемое сегодня как «сообщество организмов и их физического окружения, взаимодействующих как экологическая единица»41, — сформировало все последующее экологическое мышление и одним своим названием способствовало развитию системного подхода в экологии.

Термин биосфера впервые был использован в конце девятнадцатого века австрийским геологом Эдуардом Зюссом [Suess] для описания оболочки жизни, окружающей Землю. Несколько десятилетий спустя русский геохимик Владимир Вернадский в новаторской книге «.Биосфера» развил эту концепцию в зрелую теорию42. Опираясь на идеи Гете, Гумбольдта и Зюсса, Вернадский рассматривал жизнь как «геологическую силу», которая отчасти создает, отчасти контролирует окружающую среду планеты. Среди ранних теорий живой Земли концепция Вернадского ближе всех подходит к современной Гайя-теории, разработанной Джеймсом Лавлоком и Линн Маргулис в 1970-е годы43.

Новая наука экология обогатила зарождающееся системное мышление, введя два новых понятия — сообщество и сеть. Рассматривая экологическое сообщество как собрание организмов, связанных в функциональное целое их взаимоотношениями, экологи способствовали смещению фокуса от организмов к сообществам, применяя одни и те же понятия к различным системным уровням.

Сегодня мы знаем, что большинство организмов не просто являются членами экологического сообщества, но и сами представляют собой сложные экосистемы, содержащие множество более мелких организмов, которые обладают значительной автономией и все же гармонично интегрированы в функционирование целого. Итак, существует три типа живых систем — организмы, части организмов и сообщества организмов, — каждый из которых представляет интегрированное целое и чьи существенные свойства формируются через взаимодействие и взаимозависимость частей.

За миллиарды лет эволюции многие биологические виды сформировали настолько тесные сообщества, что вся их система является огромным организмом, включающим множество особей44. Пчелы и муравьи, например, не могут выжить в изоляции, но в больших количествах они ведут себя почти как клетки сложного организма с коллективным интеллектом и способностями к адаптации, в значительной степени превышающими способности индивидуальных членов. Подобная же тесная координация деятельности, известная нам как симбиоз, наблюдается между разными биологическими видами. И здесь опять результирующая живая система обладает характеристиками отдельных организмов45.

С самого зарождения экологии считалось, что экологические сообщества состоят из организмов, связанных между собой по сетевому принципу через кормовые отношения. Эта идея постоянно встречается в работах натуралистов XIX века, и когда в 1920-е годы началось изучение пищевых цепей и пищевых циклов, эти понятия были расширены До современной концепции пищевых паутин.

Конечно, паутина жизни — это древняя идея, к которой на протяжении веков обращались поэты, философы и мистики, чтобы передать свое ощущение сплетенности и взаимозависимости всех явлений. Одно Из самых красивых выражений этой идеи послужило эпиграфом к нашей книге; оно взято из известной речи, приписываемой вождю Сиэтлу.

По мере того как понятие сети приобретало все большую популярность в биологии, системные мыслители стали использовать сетевые модели на всех системных уровнях, рассматривая организмы как сети клеток, органов и систем органов, подобно тому как экосистемы воспринимаются в виде сетей индивидуальных организмов. Соответственно, потоки материи и энергии сквозь экосистемы трактуются как продолжение внутренних метаболических траекторий организма.

Взгляд на живые системы как на сети помогает по-новому взглянуть на так называемые иерархии природы 46 . Поскольку живые системы на всех уровнях представляют собой сети, мы должны рассматривать паутину жизни как живые системы (сети), взаимодействующие по сетевому же принципу с другими системами (сетями). Например, схематически мы можем изобразить экосистему в виде сети с несколькими узлами. Каждый узел представляет собой организм, что означает, что каждый узел, будучи визуально увеличенным, сам окажется сетью. Каждый узел в этой новой сети может представлять орган, который, в свою очередь, при увеличении превратится в сеть, и т. д.

Другими словами, паутина жизни состоит из сетей внутри сетей. На каждом уровне, после достаточного увеличения, узлы сети оказываются более мелкими сетями. Мы стараемся строить эти системы, вкрапленные в более крупные системы, по иерархическому принципу, помещая большие системы над меньшими на манер пирамиды. Однако это только человеческая проекция. В природе не существует «над» и «под», не существует иерархий. Существуют лишь сети, вложенные в другие сети.

В последние десятилетия сетевой подход приобретает все большую значимость в экологии. Как сказал об этом эколог Бернар Паттен в своей заключительной речи на недавней конференции по экологическим сетям: «Экология — это именно сети... Полностью понять экосистемы — значит понять сети»47. Действительно, во второй половине столетия концепция сети была определяющей в развитии научного понимания не только экосистем, но и самой природы жизни.

ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 1

I.См. ниже, с. #132-133.

2.Bateson(1972),p. 449.

3. См. Windelband (1901), pp. 139ff. 4.См.Сарга(1982),р. 53.

R.D.Laing, цитируемый по Сарга (1988), р. 133.

См. Сарга (1982), pp. 107-8.

Blake (1802).

См. Сарга (1983), p. 6.

См. Haraway (1976), pp. 40-42.

10.См. Windelband (1901), p. 565.

II.См. Webster и Goodwin (1982).

Kant (1790, ed. 1987), p. 253.

См. ниже, с. 100.

См. Spretnak (1981), pp. 30ff.

CM.Gimbutas(1982).

См. ниже, с. 102 и далее.

См. Sachs (1995).

См. Webster и Goodwin (1982).

См. Сарга (1982), pp. 108ff.

См. Haraway (1976), pp. 22ff.

Coestler(1967).

См. Driesch (1908), pp. 76ff.

Sheldrake (1981).

Cm. Haraway (1976), pp. 33ff.

Cm. Lilienfeld (1978), p. 14.

Я благодарен Хайнцу фон Форстеру за его замечание.

См. Haraway (1976), pp. 131, 194.

Цитируется там же, р. 139.

См. Checkland (1981), р. 78.

См. Haraway (1976), pp. 147ff.

Цитируется по Сарга (1975), р. 264.

Цитируется там же, р. 139.

К сожалению, британские и американские издатели Гейзенберга не осознали важности этого заглавия и поменяли его на « Physics and Beyond » («Физика и то, что за ее пределами»); см. Heisenberg (1971).

См. Lilienfeld (1978), pp. 227ff.

Christian von Ehrenfels, «Uber Gestaltqualitaten», 1890; перепечатано в Weinhandl(1960).

Cm. Capra (1982), p. 427.

Cm. Heims (1991), p. 209.

Ernst Haeckel, цитируется по Maren-Grisebach (1982), p. 30.

Uexkull(1909).

Cm. Ricklefs (1990), pp. 174ff.

См. Lincoln etal. (1982).

Vernadsky (1926), см. также Marhulis and Sagan (1995), pp. 44ff.

См. ниже с. 117 и далее.

См. Thomas (1975), pp. 26ff, 102ff.

Там же.

См. Burns etal. (1991).

Patten (1991).

Глава 3

ТЕОРИИ СИСТЕМ

К 30-м годам XX века в организменной биологии, гештальт-психологии и экологии были сформулированы ключевые критерии системного мышления. Во всех этих областях изучение живых систем — организмов, частей организмов и сообществ организмов — привело ученых к одному и тому же типу мышления, в основе которого лежат понятия связности, взаимоотношений и контекста. Этот новый тип мышления был поддержан и революционными открытиями в квантовой физике — в мире атомов и субатомных частиц.