Организм как газ, организм как техническое устройство

Первые подходы к исследованию биологических объектов как систем содержали в своей основе представления их как своеобразного «упорядоченного газа». Это позволило применять к их анализу понятия, ранее развитые термодинамикой и молекулярно-кинетической теорией газов. Степень организованности при таком подходе сводится к количеству «содержащейся» в системе энтропии.

Другой подход к исследованию биологических объектов берет свои истоки в технике. В этой сфере возникла разветвленная система изображений проектируемых технических устройств: принципиальные схемы, монтажные схемы, блок-схемы, различные виды функциональных схем. Возникли специальные формальные исчисления, обслуживающие «изобразительные средства» и процедуры перехода от одних изображений к другим, т.е. были построены специальные конфигураторы.

В сороковых годах XX века в методах исследования сложных объектов произошло существенное изменение:

средства, ранее употреблявшиеся при проектировании технических устройств, начинают употребляться в чуждой им прежде функции—как средства изображения реальных объектов. Инженерное мышление становится орудием научного мышления. Возможно, что это объясняется тем, что вовремя Второй мировой войны многие представители конкретных наук: физики, химии, 'биологии были направлены на работу в военно-инженерные области. Они пришли туда, вооруженные только своими профессиональными средствами, но по необходимости должны были усвоить средства, используемые для технического проектирования. После демобилизации эти люди оказались обладателями двух различных видов средств, но перед ними встали старые задачи конкретных наук.

Технические средства в новой функции оказались чрезвычайно эффективными. Этому способствовали две особенности этих средств.

1. Типы механизмов, которые прежде изображались с помощью этих средств в технике, были чрезвычайно разнообразными. В силу этого «конструктор» знаковых элементов, из которых «собиралось» изображение проектируемого устройства, должен был быть чрезвычайно разнообразным и допускать огромное число вариаций присоединения элементов друг к другу. Это позволило «подобрать» соответствующие изображения для объектов, которые ранее просто не могли изображаться как системы в силу отсутствия необходимых изобразительных средств.

2. Многие устройства следовало представить как несколько различных систем, например, в функциональных схемах, которые объясняли «механизм жизни» данной системы, и в «монтажных, которые задавали пространственную локализацию элементов. Это позволило выделять в объектах различные «стороны» и различные «глубины» и синтезировать их в единое целое.

Подход к живому организму как к некоторому «упорядоченному газу» в конкретных исследованиях практически был оставлен, ибо он не позволял схватывать структурно-функциональные стороны организмов. Но этот подход возрождается снова, когда начинают заниматься анализом того, что представляет собой «организованность» безотносительно к системам специального типа, т.е. когда начинают вырабатывать общие понятия организованности и самоорганизации. Характерной чертой этих исследований является то, что организованность понимается как нечто интуитивно ясное, а понятие энтропии строится таким образом, чтобы «обосновать» эту интуицию. Таким образом, можно зафиксировать наличие разрыва между «теоретической практикой», в которой используются инженерные средства, и «теоретическим осознанием», в котором используются никак не связанные с инженерными средствами, чуждые им термодинамические представления.

В силу этого отсутствует общее понятие организованности, которое бы 41иксировало структурно-функциональные черты сложных организмов.

Принцип заимствования

Что обычно понимают под организованностью? Какова природа интуитивности представления об «организованности» и «порядке»?

В статье «О самоорганизующихся системах и их окружении» Г. Фёрстер приводит пример, иллюстрирующий определенную точку зрения на процессы самоорганизации [32]. Задан набор особым образом намагниченных кубиков. Эти кубики кладутся в коробку, коробка встряхивается, после чего кубики, которые были прежде в «беспорядке», «организуются» в стройную геометрическую композицию.

Г. Фёрстер считает очевидным, что организованность системы после встряхивания выше. Действительно, про кубики после встряхивания можно сказать, что они «упорядочены» или «организованы», а по отношению к первой куче наша интуиция противится признать в ней «организованность» и порядок. Но дело заключается в том, что мы пользуемся некоторыми каноническими «стандартами» порядка. Мы должны соотнести некоторый объект с этим «стандартом», т.е. посмотреть на него сквозь призму этого «стандарта», и если нам это удается (как, например, в случае с кубиками после встряхивания), то мы говорим, что данный набор «организован» или «упорядочен». («Невероятно упорядоченная структура, которая, как я думаю, может быть экспонирована на любой выставке сюрреалистического искусства» [32].)

Примеру Г. Фёрстера противопоставим следующий:

для непосвященного древний узор будет представлять собой хаотическое нагромождение точек и линий, а археолог, соотнеся его с имеющимся у него стандартом древнего письма, увидит в этом узоре текст. Наша интуиция, подчинена нашим стандартам, но мы в большинстве случаев никак не управляем выбором этих стандартов. Более того, мы, как правило, не отделяем эти стандарты от результатов «наложения» их на реальные объекты. Один и тот же объект по отношению к одним стандартам будет «организованностью», а по отношению к другим— «беспорядочной кучей». Процесс, рассматриваемый сквозь призму одних стандартов, будет увеличивать степень организованности, а сквозь призму других—уменьшать ее. Находясь в плену своей интуиции, мы никогда не сможем выделить самоорганизующиеся системы так, чтобы процесс самоорганизации был их действительным атрибутом, чтобы наши исследовательские средства были средствами выделения этого атрибута, а не средствами переноса на объект своей собственной, чуждой объекту, структуры. Чтобы избежать этого (если мы желаем избежать), необходимо задать особую процедуру выделения именно такого атрибута.

Поясним нашу мысль следующим примером. Предположим, мы хотим выделить, хотя бы одно атрибутивное свойство треугольника АВС. Длина каждой из сторон АВ, АС, ВС не будет таким свойством, поскольку она полностью определена выбором эталона длины, а этот выбор может быть сделан произвольно. Но если мы выберем в качестве эталона длины одну из сторон треугольника, т.е. «заимствуем» один из элементов треугольника в качестве своего собственного средства и измерим с по мощью этого эталона другие стороны, то мы получим уже атрибутивную характеристику сторон треугольника. Фактически всегда, когда мы рассматриваем отношение мер двух элементов одного целого, мы переходим к атрибутивным свойствам, поскольку эта процедура «снимает» результат, применения «случайного» эталона меры, оставляя отношение между частями «в чистом виде».

Подобную же процедуру мы можем построить для выделения особого параметра — «организованности». Этим параметром мы будем характеризовать лишь такие системы, «устройство» которых позволяет «извлечь» из них самих эталон организованности. Принцип «извлечения из системы» средства нашей собственной оценки организованности мы будем называть принципом заимствования [12].

Организующимися мы будем называть такие объекты, которые могут быть представлены как система двух элементов и особого детерминирующего механизма связи. Причем детерминация заключается в том, что на элемент В «переносится» структура элемента А, т.е. А является «образцом», или проектом, по которому протекает процесс структурирования В.

Введя таким образом «организующуюся систему», мы можем ввести атрибутивное свойство — «организованность», отнесенное к элементу системы В ( но не ко всей системе как целому!). Для этого мы должны использовать принцип заимствования: «извлечь» из системы структуру элемента А, которая «используется» системой в качестве «образца» и, особым образом реконструировав, включить эту структуру в свои собственные средства в качестве образца «организованности», а затем сквозь призму этого стандарта рассмотреть В.

Особым образом 'построенную меру уклонения элемента В от образца мы будем называть диссонансом элемента В. Например, диссонансом работы ученика, который пишет диктант, будет отклонение его текста от того канонического текста, которым пользуется учитель. Мы должны заимствовать из системы образец в качестве собственного средства и им «измерять» диссонанс. Учитель обычно выступает в двух функциях. В момент диктовки он и ученик образуют организующуюся систему. Когда же он начинает оценивать работу ученика, он выступает в качестве исследователя, заимствующего в качестве исследовательского средства элемент системы, в которую он сам ранее входил. Но, рассуждая таким образом, мы можем характеризовать организованность лишь одного элемента целостной системы.

Для того чтобы определить организованность некоторого целого, мы должны ввести понятие самоорганизующейся системы. Самоорганизующимися мы будем называть объекты, которые могут быть представлены так, что один из их элементов выполняет функцию «проекта» всего целого, т.е. этот элемент содержит в себе некоторую структуру. Специальный механизм строит структуру целого по образцу структуры этого элемента.

Использование принципа заимствования позволяет ввести «организованность» не только как характеристику элемента, но и как характеристику целого. «Заимствуя» проект в качестве средства системного представления целого, мы можем оценивать его организованность, построив специальную меру диссонанса,меру уклонений

всей целостной системы от своего собственного проекта. Этот путь позволяет ввести понятие «организованности» и «самоорганизованности», минуя попытку ввести абсолютный «мировой» стандарт организованности, в функции которого пытаются использовать энтропию.

Конфликт структур

Для того чтобы описывать достаточно сложные реальные системы (социальные или биологические), представление их как организующихся с одним проектом оказывается недостаточным.

Рассмотрим, например, «процесс шахматной игры». У каждого из партнеров А и Б есть свой собственный «внутренний планшет», на котором он отображает позицию на доске и планирует свои действия. Причем очевидно, что та структура расположения фигур, которая выгодна для одного из партнеров, оказывается невыгодной для другого. Задача каждого из них заключается в том, чтобы «стремить структуру к своему идеалу», т.е. к положению, когда король противника оказывается в матовой сети.

Мы можем рассмотреть всю эту систему как организующуюся, но с двумя проектами. На доске в одном материале оказываются выполнены две различные структуры. Когда диссонанс одной из них увеличивается, у другой—уменьшается, и наоборот. Охарактеризовать организованность системы одним параметром уже невозможно,—необходимо задать оба диссонанса.

Тот же самый процесс шахматной игры может быть рассмотрен как элемент другой организующейся системы, если мы дополним этот процесс особым элементом — «правилами игры в шахматы». Заимствуя правила в качестве образца организованности, мы можем определить диссонанс процесса («уклонениями» будут ходы, запрещенные правилами). В зависимости от той позиции, которую мы займем (например, позицию рефери или болельщика одной из сторон), мы будем по-разному представлять данный процесс как систему, и заимствовать различные «образцы» для оценки организованности. Рассмотренный пример показывает, как «организмы», живущие в различных «измерениях», соединяются в единую структуру.

Сложный организм предстает перед нами какособыйсимбиоз различных структур, «выполненных» в одном и том же материале. В одном «морфологическом теле» выполнено несколько различных функциональных структур, каждая из которых живет своей собственной жизнью. Именно живет, а не возникает как результат особого видения этого объекта сторонним наблюдателем.

Мы можем проиллюстрировать свою мысль примером, который встречается во многих популярных книгах по психологии. На рис. 53 приводятся два изображения, которые выполнены из одних штрихов: с одной стороны — это профиль, с другой — это мышь. Мы можем прочесть -этот рисунок дважды, и то, что мы видим, определяется нашей схематизацией. Теперь пусть читатель представит себе, что мышь и профиль, каждый в отдельности, живут своей собственной жизнью. Пусть они (а не внешний наблюдатель!) смотрят на себя, «ощущают» свою целостность и, кроме того, пытаются изменять конфигурацию своих органов. Мышь, например, извивая свой хвост, тем самым топорщит кожу на шее у профиля. Чтобы существовать, чтобы оставаться мышью и профилем, они должны выполнять определенные обязательства друг перёд другом. Кроме того, допустим случай, когда кто-то из них может измениться так, что сохранит свои необходимые признаки, но разрушит своего партнера.

Чем конструкция, которую мы построили, отличается от конфигуратора? При построении понятия конфигуратора мы выносили исследователя во вне. Теперь мы объективируем его. Мы построили абстрактный объект, в котором из единого материала выполнено несколько различных «исследователей-конструкторов». Процесс «видения» объекта мы замкнули на сам объект. И только это дало нам возможность ввести атрибутивное свойство — организованность. Идеальный объект, имеющий несколько структур, мы будем называть конфигуроидом. В следующей главе мы рассмотрим одну модель, содержащую в своей основе идею конфигуроида.

Глава VIII.янус-космология

Самоорганизующиеся системы пока не включаются в физическую картину мира. Функционирование гигантских космических цивилизаций хотя и допускается, но всегда противопоставляется «естественным» процессам. Современные космологические модели порождены физикой. В силу этого биологические объекты «диссонируют» в физической картине мира.

В течение последних двух десятилетий объективно происходит зарождение новой космологии, которая противостоит физической. Ее задача—включить биологическую действительность в картину мира как некоторую «норму», которая в ней естественна и необходима. Зарождение этой «новой космологии» мы должны связать в первую очередь с именами Дж. фон Неймана, М. Л. Цетлина, Э. Ф. Мура, Р. Эшби, Л. Лофгрена.

Представляется целесообразным рассмотреть возможные модели и некоторые принципы их построения, в которых, с одной стороны, — «живые организмы» и «цивилизации», а с другой стороны,—феномены «физической картины» выступили бы как различные проявления некоторой единой конструкции. При построении физических моделей, в частности, космологических, считается очевидным, что «упорядоченность» и «хаотичность» являются абсолютными характеристиками, не связанными с принципом организации наблюдателя и его познавательного инструмента. Мы откажемся от этого предположения и покажем возможность построить модель, представляющую собой симбиоз двух различных самоорганизующихся систем, выполненных в одном материале, т.е. конфигуроид с двумя структурами. Квалификация явлений наблюдателем как организованных или беспорядочных будет зависеть от того, к какой ветви организации принадлежат он сам и и его познавательный инструмент.

Основная идея

В самовоспроизводящемся автомате логическая конструкция впервые оказывается соединенной с пространственной локализацией элементов. Эта логическая конструкция начинает выполнять функцию, прежде ей чуждую, а именно—функцию объяснительного механизма пространственных перемещений. Если раньше для объяснения перемещения в пространстве строились кинематико-динамические модели, то в кинематическом самовоспроизводящемся автомате Неймана пространственные перемещения можно интерпретировать как результат работы некоторого логического механизма. Этот момент обычно не отмечается. Дальнейшее развитие конструкции видят в дополнении ее источниками питания, т.е. в построении традиционного динамического объяснения движения автомата.

Однако конструкции подобного типа допускают иной, «обратный» способ рассуждения: взяв за исходный и «естественный» логический механизм, вывести динамическую картину как результат особого рассмотрения конструкции, подчиняющейся логическим закономерностям. Она была названа автором «янус-космологией».

Основную идею можно изложить следующим образом. Вспомним игру в «15». В коробке 4x4 лежат 15 квадратных косточек, помеченных цифрами от 1 до 15. Так как одна позиция остается свободной, косточки можно перемещать. Первоначально они находятся в беспорядке. Задача играющего состоит в том, чтобы упорядочить их от 1 до 15. .Теперь представим себе, что цифры нанесены на косточки с двух сторон, причем номера с разных сторон не совпадают; играют двое, находящиеся по разные стороны от коробки. Пусть играющие не знают о существовании друг друга; тогда деятельность каждого из них будет представляться другому как хаотическое движение, как правило, разрушающее построение конфигурации. Подобная конструкция позволяет ввести некоторый аналог энергии. Предположим, игроки не имеют права наносить ущерба друг другу. Если некоторое «локальное» упорядочение косточек наносит ущерб партнеру, ему нужно позволить приобрести упорядоченность в другом месте. «Односторонний» наблюдатель зафиксирует, что для того, чтобы в области С возникла упорядоченная конструкция, в области D

должно произойти разрушение конструкции, и будет интерпретировать этот факт, как перенос энергии из D в С. Особый интерес представляет рассмотрение подобного взаимодействия на односторонних поверхностях типа листа Мебиуса. В этом случае некоторые конфигурации, являясь антиподами, одновременно могут быть соседями.