Бифуркации, неустойчивость и самоорганизация в естественной науке и натурфилософии

Утверждая, что создаваемая им «новая наука — физика не­равновесных процессов» «связана с такими понятиями, как са­моорганизация и диссипативные структуры» [Пригожин, 1994, с, 5], Пригожин выходит из области физики в синергетику. То есть созданная им наука имеет две проекции: физическую и синергетическую. Сам Пригожий никогда не использовал термин «синергетика», но он нам нужен, чтобы выделить «наддисциплинрную» составляющую его «физики неравновесных процессов». Ситуация здесь во многом аналогична ситуации становления теории колебаний, рожденной в лоне классической механики. В этом плане Пригожин разрабатывает «теорию диссипативных структур», которая, по характеристике Хакена, «занималась изучением физических, химических или биологических систем. При этом целью исследования здесь является спонтанное формирование структур за пределами термодинамического равновесия и в то же время при помощи процесса диссипации».

Здесь центральную роль в рассуждениях И. Пригожина играют резонансы Пуанкаре. С одной стороны, они являются причиной того, что «большинство динамических систем неинтегрируемо, и взаимодействия не могут быть исключены. Резонансы приводят к «проблеме малых знаменателей» (т. е. к появлению бесконечностей) и вытекающему из теории КАМ (Колмогорова, Арнольда и Мозера) делению траекторий на два типа: «траектории с «нормальным» поведением, знакомым нам по исследованию двухтельного движения планет, и траектории со случайным поведением», а также к состояниям с положительным показателем Ляпунова, соответствующим потере устойчивости.

В результате переструктурирования вокруг новых «первичных идеальных объектов» — резонансов — пригожинская «физика» превращается в раздел синергетики, в котором резонансы отвечают динамическим структурам Г. Хакена. Таким образом, системы в пригожинской «физике неравновесных процессов» являются открытыми и диссипативными. Новые черты, обозначенные Пригожиным в названии его книги — «Порядок из хаоса», — связаны с бифуркациями и непредсказуемостью.

Бифуркации — это точки, в которых ход процесса становится неоднозначным: он может пойти разными путями, причем в силу неустойчивости системы в этой точке выбор пути зависит от флуктуации — случайных событий — и потому принципиально непредсказуем. В этой точке незначительные по энергии импульсы приводят к выбору пути, который потом очень трудно переиграть (вдали от точки бифуркации это требует больших затрат энергии). «Когда система, эволюционируя, достигает точки бифуркации, — говорит Пригожин, — детерминистическое описание становится непригодным. Флуктуация вынуждает систему выбрать ту ветвь, по которой будет происходить дальнейшая эволюция системы. Переход через бифуркацию — такой же случайный процесс, как бросание монеты... Именно непредсказуемый выбор Пригожин и считает настоящим событием.

Другим важным новым понятием является «динамический хаос» — тип динамических структур, связанных со «странными аттракторами» (они тоже бывают разные, и здесь тоже имеют место бифуркации). «В странном аттракторе система движется от одной точки к другой детерминированным образом, но траектория движения в конце концов настолько запутывается, что предсказать движение системы в целом невозможно. И, что особенно удивительно, окружающая нас среда, климат, экология и, между прочим, наша нервная система могут быть поняты только в свете описанных представлений, учитывающих как стабильность, так и нестабильность. Это обстоятельство вызывает повышенный интерес многих физиков, химиков, метеорологов, специалистов в области экологии. Указанные объекты детерминированы странными аттракторами и, следовательно, своеобразной смесью стабильности и нестабильности, что крайне затрудняет предсказание их будущего поведения» [Пригожин, 1991].

На почве этой естественно-научной синергетики у Пригожина (и у Хакена тоже) развивается натурфилософская синергетика. Пафос этой стороны деятельности Пригожина ярко выражен в его статье «Философия нестабильности». Здесь он делает акцент на такие понятия, как события-бифуркации, нестабильность, непредсказуемость, аттракторы, флуктуации — существенно новые по сравнению с механикой натурфилософские модели, которые обогащают модельную базу различных наук.

Эти натурфилософские образы расширяют возможности рас­суждений во многих науках. «Порядок и беспорядок, таким образом, оказываются тесно связанными — один включает в себя . Другой. И эту констатацию мы можем оценить как главное изменение, которое происходит в нашем восприятии универсума сегодня». Неустойчивость как бы пронизывает мироздание сверху донизу, обеспечивая разный ход событий. Это позволяет формулировать важные новые мировоззренческие установки, Например, в экологии: «Если природе в качестве сущностной характеристики, присуща нестабильность, то человек просто обязан более осторожно и деликатно относиться к окружающему его миру, — хотя бы из-за неспособности однозначно предсказывать то, что произойдет в будущем». В натурфилософских рассуждениях появляется место для понятий «риск» и «ответственность»; «В детерминистическом мире риск отсутствует, ибо риск есть лишь там, где универсум открывается как нечто многовариантное, подобное сфере человеческого бытия». Здесь появляется и идея «неравновесности, ведущей не только к порядку и беспорядку, но открывающей также возможность для возникновения уникальных событий, ибо спектр возможных способов существования объектов в этом случае значительно расширяется.

B.C. Степин видит в качестве наиболее перспективной области применения этих понятий «сложные саморазвивающиеся системы», причем «среди новых представлений, которые внесла синергетика (динамика нелинейных систем) в понимание развития, — по его мнению, — особо следует выделить два связанных между собой открытия. Во-первых, представление о кооперативных эффектах... Во-вторых, концепцию динамического хаоса, раскрывающего механизмы нового уровня организации, когда случайные флуктуации в состоянии неустойчивости приводят к формированию аттракторов в нелинейной среде и последующему возникновению нового параметра порядка» [Степин, 2004, с. 64].

Понятие параметра порядка, одно из центральных у Хакена, взято им из «парадигмы лазера», в котором «как только какая-то световая волна побеждает в соревновании, она вынуждает все атомы поставлять ей свою энергию». Параметры порядка — это медленно меняющиеся переменные, которые подчиняют себе множество быстро меняющихся переменных и определяют ход макропроцесса, т. е. «динамическую структуру». Такие параметры порядка могут иметь весьма сложную временною и пространственную форму.

Хакен распространяет это понятие на различные сферы. Примерами параметров порядка являются: язык для человека, национальный характер, ритуал, тип государственного устройства, мода (в одежде и проч.), общественное мнение (описывающее давление группы на индивида), парадигма Т. Куна [Хакен, 2003, с. 116—-119]. Применение к этим случаям понятия «параметр порядка» выделяет в них коллективный эффект (Хакен считает, что очень важно «заставить людей осознавать коллективные эффекты», которые являются «типичной причиной для развития нестабильности») и ту особенность, что параметр порядка «не может быть изменен в результате действий индивида (подсистемы), но скорее посредством изменения внешних условий». Существенные изменения (революции) возможны лишь в ситуации близкой к нестабильности, к которой приводят соответствующие условия. Тогда то, какой путь будет реализован, зависит от малых флуктуации (типа действий индивидов). При этом, «когда система дестабилизирована, мы не можем предсказать в каком новом состоянии она окажется».

Конечно, такие новые натурфилософские образы пытаются широко использовать в социальных и других науках. Так, в биологии стала популярной идея, что различные биологические процессы: биохимические, физиологические, процессы морфогенеза (развитие организма из яйцеклетки) и биологической эволюции — можно рассматривать как последовательное усложнение динамических структур и образования порядка (структур) из хаоса. Однако, как говорит биофизик Ф.И. Атаулханов, «пока до осуществления этой программы далеко, появляются даже сомнения в самой ее осуществимости». То есть принципиально новых естественно-научных моделей синергетики, по-видимому, недостаточно, чтобы перейти от неживой природы, изучаемой физикой и химией, к живой природе.

Другой областью применения синергетических моделей является социология, которая и прежде «получала теоретический импульс и методологический каркас от естественных наук, точнее, от тех теорий и концепций, в которых универсализировались те или иные характеристики бытия (термодинамика, биология, нелинейная физика). Синергетика, бесспорно, является очередным... этапом подобных универсалистских интенций естествознания», — утверждает В.В. Василькова [Василькова, с. 56—57].

Спектр таких применений весьма широк. «Я пытался показать, — говорит Хакен, — как одни и те же принципы могут применяться в весьма разнообразных дисциплинах, имеющих дело с процессами самоорганизации в сложных системах. Изучаемые системы простирались от физики до социологии». Иногда на этой основе удается создавать и настоящие теории, которые, как утверждает Хакен, «были описаны в большом количестве томов Шпрингеровской серии по синергетике» [Хакен, 2003, с. 121].

Однако наряду с расширяющимися возможностями новых моделей синергетика, как до нее механика, порождает свой вариант лаплассионизма, в котором в очередной раз стирается грань между природой и человеческой деятельностью и соответственно между натурфилософией и естественной наукой. Это часто вводит в заблуждение и порождает мифы. Синергетика — это наддисциплинарная, но естественная наука, т.е. наука об объектах, поэтому никаких оснований к тому, чтобы ожидать, что из нее может вырасти наука о субъектах, каковыми занимаются гуманитарные науки, нет. Если ее удается применять, скажем, в социологии, то только в случае, когда люди там выступают в качестве объектов. Ее надцисциплинарность носит тот же характер, что и в теории колебаний, она не является ни «мостом» между дисциплинами, ни «метанаукой».

Поэтому именно к мифотворчеству следует отнести высказывания Пригожина о человеке: «Идея нестабильности не только в каком-то смысле теоретически потеснила детерминизм, она, кроме того, позволила включить в поле зрения естествознания человеческую деятельность... Нестабильность, непредсказуемость и в конечном счете время как сущностная переменная стали играть теперь немаловажную роль в преодолении той разобщенности, которая всегда существовала между социальными исследованиями и науками о природе». «Сегодня, когда физики пытаются конструктивно включить нестабильность в картину универсума, наблюдается сбли­жение внутреннего и внешнего миров человека». Сюда же следует отнести и многие рассуждения Пригожина о времени: «Когда-то Валери совершенно правильно, на мой взгляд, отметил, что «время — это конструкция». Действительно, время не является чем-то готовым, предстающим в завершенных формах перед гипотетическим сверхчеловеческим разумом. Нет! Время — это нечто такое, что конструируется в каждый данный момент. И человечество может принять участие в процессе этого конструирования». Эти поэтические рассуждения имеют слабое отношение к естественным наукам, где время по-прежнему остается величиной, измеряемой часами (понятия обратимости и необратимости применимы к процессам, но не времени, служащему для описания процессов).

Другое дело — философская синергетика, в которой осознается, что синергетическую терминологию используют как некие «конструктивные метафоры» для того, чтобы «наполнить новыми содержаниями... уже имеющиеся понятия, характеризующие онтологическое отношение к реальности... выработку нового арсенала категорий, которые имманентным образом позволили бы прикоснуться как к бытию, так и к становлению». Эта философская синергетика включает проблематику «неклассической» постгегелевской философии (философии жизни, феноменологии, герменевтики, экзистенциализма, постмодернизма), в первую очередь «философское схватывание становления и самоорганизации» и снятие противопоставлений «субъект — объект», «естественное — искусственнное» и др., связываемое с «общекультурными сдвигами в понимании мира и положения человека в этом мире»

Естественно-научная синергетика как парадигма объемлет три рассмотренные выше позиции (и связанные с ними школы и исследовательские программы). У всех них в той или иной форме (иногда под разными названиями) присутствуют неравновесные нелинейные среды и динамические структуры (автоволна, диссипативные структуры Пригожина, состояния динамического хаоса, пространственные (типа эффекта Бенара) и временные (типа «режима с обострением» [Капица, Курдюмов, Малинецкий, 1997]) структуры и т. п.). Внутри всех этих направлений уже давно развивается нормальная наука, и ни описание «брюсселятора» Пригожина, ни описание лазера Хакена, ни какие-либо другие конкретные научные результаты этих и других групп не подвергаются взаимному отрицанию. Они отличаются в первую оче­редь той научной областью, из которой выходят их авторы в над-дисциплинарную область синергетики.

Глава 4.