10578 (600410), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Не только результаты, а и условия, причины и движущие силы самоорганизации имеют альтернативы. Так, в рассмотрении И.Р. Пригожина применительно к диссипативным структурам речь идет о когерентной самоорганизации, альтернативой для которой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработанная и предложенная А.П. Руденко. Главным достоинством ''континуальной'' самоорганизации, предложенной А.П. Руденко, является то, что именно такой подход позволяет провести рассмотрение связи самоорганизации и саморазвития. В соответствии с развитыми взглядами сущность прогрессивной эволюции состоит в саморазвитии континуальной самоорганизации индивидуальных объектов. Показывается, что способностью к саморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором обладают только индивидуальные микрообъекты с континуальной самоорганизацией и что именно прогрессивная химическая эволюция способна быть основанием для возникновения жизни.
Итак, исходя из существующих традиций, опираясь на основополагающий замысел Г. Хакена и ранее приведенную мною формулировку, можно предложить следующее определение:
СИНЕРГЕТИКА — (от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий) — научное направление, изучающее процессы образования и массовых (коллективных) взаимодействий объектов (элементов, подсистем): (1) происходящие в открытых системах в неравновесных условиях; (2) сопровождающиеся интенсивным обменом веществом и энергией подсистем с системой и системы с окружающей средой; (3) характеризуемые самопроизвольностью (отсутствием жесткой детерминации извне) поведения объектов (подсистем), сочетающейся с их взаимосодействием и (4) имеющие результатом упорядочение, самоорганизацию, уменьшение энтропии, также эволюцию систем.
Расширенная формулировка, включающая «нефизическое» содержание:
Представляется целесообразным отклонится от стремления к определению именно синергетики и констатировать то, чем реально занимаются специалисты в связи с исследованиями по синергетике. В связи с этим предлагается следующее определение:
Синергетическая концепция самоорганизации
1. Объектами исследования являются открытые системы в неравновесном состоянии, характеризуемые интенсивным (потоковым, множественно–дискретным) обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением.
Конкретная система погружена в среду, которая является также ее субстратом.
2. Среда — совокупность составляющих ее (среду) объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие исследуемых объектов в среде характеризуется как близкодействие — контактное взаимодействие. Среда объектов может быть реализована в физической, биологической и другой среде более низкого уровня, характеризуемой как газоподобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие — полевое и опосредствованное (информационное) взаимодействие).
3. Различаются процессы организации, и самоорганизации Общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям).
(Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур).
4. Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.
5. Направленность процессов самоорганизации обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем) в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которую ''погружена'' система.
6. Поведение элементов (подсистем) и системы в целом, существенным образом характеризуется спонтанностью — акты поведения не являются строго детерминированными.
7. Процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими процессами, в частности противоположной направленности, и могут в отдельные фазы существования системы как преобладать над последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду.
Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.
Приведенное развернутое определение является если и не вполне совершенным, то все - таки необходимым шагом на пути конкретизации содержания, которое относится к синергетике, и выработки критериев для создания моделирующей самоорганизующейся среды.
О соотношении синергетики и самоорганизации следует вполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны друг от друга. Они, однако, имеют и различия. Поэтому синергетику как концепцию самоорганизации следует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий на области их пересечения.
2.2 Диалектика эволюции живой природы. Человек
Первоначально понимание сложных систем (например, таких, как биологические) было связано с представлением о том, что их невозможно описать при помощи математических моделей. Более того, долгое время жизнь рассматривалась как антипод неорганической природы. Сегодня, однако, происходит все боже активное проникновение физических методов и подходов в биологию. Оказывается также, что основные формы кооперативного поведения, свойственные живым организмам, имеют свои аналоги среди неорганических систем. Любой живой организм представляет собой иерархию достаточно автономных подсистем, в которой исходящие от верхнего уровня сигналы управления не имеют характер" жестких команд, подчиняющих себе активность всех индивидуальных элементов более низких уровней. Вместо этого от высших уровней иерархии поступают сигналы, которые предопределяют переходы подсистем от одного режима функционирования к другому. Иерархическое устройство сложных живых систем, представляющих собой ансамбль связанных подсистем более простого строения, позволяет избежать неустойчивостей и нежелательной динамики, которые неизбежно возникают в сложных системах с жестким централизованным управлением.
Наиболее очевидная особенность биологических систем заключается в том, что они способны к самоорганизации, то есть спонтанному образованию и развитию сложных упорядоченных структур. Это не противоречит законам термодинамики, поскольку все живые биологические системы не являются замкнутыми и обмениваются энергией с окружающей средой. Энтропия, служащая мерой беспорядка, может уменьшаться в открытых системах с течением времени. Необходимая предпосылка эффектов самоорганизации заключается, кроме того, в наличии потока энергии, поступающего в систему от внешнего источника и диссипируемого ею. Именно благодаря этому потоку система становится активной, то есть приобретает способность к автономному образованию структур. Очевидно, что эффекты самоорганизации не могут бить исключительным свойством биологических объектов и должны наблюдаться в той или иной форме также в системах неорганического происхождения.
Большой интерес представляют распределенные среды, которые построены из дискретных элементов, локально взаимодействующих друг с другом и, таким образом, представляющих приближение естественных пространственно протяженных систем. Хотя разнообразие таких сред чрезвычайно велико, число математических моделей, используемых для описания процессов образования и развития структур в таких системах, не столь значительно. По-видимому, даже когда отдельные элементы системы (например, живые клетки) обладают сложной внутренней структурой, вся их сложность не проявляется во взаимодействиях между ними, и с точки зрения макросистемы они функционируют как достаточно простые объекты с малым числом эффективных степеней свободы. В противном случае никаких упорядоченных структур в системе обычно не возникает.
Задача нелинейной динамики и синергетики состоит в нахождении и подробном исследовании тех базовых математических моделей, которые исходят из наиболее типичных предположений о свойствах отдельных элементов, составляющих систему, и законах взаимодействия между ними. Поскольку главным отличительным свойством изучаемых сред являются протекающие в них процессы самоорганизации, синергетику можно также рассматривать как общую теорию самоорганизации в средах различной природы.
В восходящих потоках самоорганизации материальных систем, преодолевающих межуровневый интервал за счет перехода ко все более сложным формам движения, н а определенном этапе возникает то, что мы называем жизнью. С этого начинается принципиально новая фаза в процессах самоорганизации, когда они уже не укладываются в рамки физико-химических парадигм описания. Биологические формы самоорганизации стали играть важную роль, по крайней мере, в земных условиях. Но наука до сих пор не раскрыла тайны происхождения жизни. В частности, она не ответила на такие вопросы: Случайно появление живой природа или закономерно? Уникальное это явление или носит всеобщий характер?
Сущность жизни, ее происхождение и биологическую эволюцию, как показывает ознакомление с литературой по данной проблематике, невозможно понять, оставаясь в рамках какой-либо одной области научного знания или даже смежных областей. Такие попытки заведомо обречены на неудачу. Ясно, что требуется предельно широкий и междисциплинарный подход к решению проблемы, требуется синергетическое мировидение.
Главное здесь не в том, чтобы углубляться в частные коллизий и анализировать различные флуктуационные моменты вроде тех, которые возникают в колбе с водой и газами под воздействием электрических разрядов, а в выходе на понимание закономерностей самоорганизации в системах с информационным обеспечением механизма их воспроизводства. Происхождение жизни связано с возникновением самовоспроизводящихся систем, в которых запрограммирована способность, расти и развиваться за счет активного поглощения элементов окружающей среды. Возникает вопрос: что является источником и движущей силой появления такого исключительно агрессивного начала в природе? Если исходить из того, что все СУСМ равноправны (с точки зрения системы отсчета), то за каждым из них необходимо признать не только возможность обладания свойствами и качествами, сходными по своей природе с теми, которыми наделен уровень, населенный человеческой цивилизацией (макроуровень), но и превзойти их.
Считая явления самоорганизации общей закономерностью для всех СУСМ, мы должны допустить, что такие состояния материи как жизнь и разумная деятельность, могли в принципе возникнуть на любом уровне. Во всяком случае, на предшествующих уровнях самоорганизации материи гигантски возрастают возможности возникновения жизни даже и чисто случайным образом (за счет механизмов самоорганизации) Есть все основания предполагать, что с определенного момента Жизнь и Разум становятся непременными, можно сказать, вечными атрибутами материи и приобретают способность к экспансии с одного уровня на другой. В мысленно обозримом диапазоне иерархии СУСМ Жизнь и Разум могут быть столь же бесконечны вглубь материи, как и их возможности, подниматься по ступенькам иерархической лестницы СУСМ.
Разумная деятельность живых существ в своих высших проявлениях является, по нашему мнению, необходимым звеном развития природы и в то же время детерминантов развития. Видимо, здесь лежит ключ к разгадке некоторых аспектов парадокса развития. Разумная деятельность постоянно создает то новое качество, которое случай возводит в тенденцию и закономерность, запуская новый виток процессов самоорганизации.
Следуя логике данных положений, мы неизбежно должны подойти к выводу о том, что жизнь в ее генезисе, в пределах каждого известных ныне структурных уровней самоорганизации материи, есть результат высших проявлений разумной деятельности на предыдущем I уровне. По-видимому, мы сами являемся продуктом развития и деятельности сверхмикроцивилизаций.
Определение жизни на Земле как результата деятельности и способа существования сверхмикроцивилизаций, разумеется, сразу же ведет к необходимости переоценки и переосмысливания всех теорий о происхождении жизни, эволюционных теорий, основанных на дарвинизме, и т.д. Приходится признать, что они дают объяснения, построенные лишь на описаниях внешней стороны явлений. Это все равно, что давать объяснение происхождению и развитию, скажем, автомобилей или самолетов, не принимая в расчет деятельности человека. Интересные мысли в данном направлений высказывал в начале века еще П.Д.Успенский. Критикуя классические биологические теории, согласно которым приобретенные качества становятся постоянными только после случайных повторении во многих поколениях, он пишет, что на самом деле «новые качества очень часто передаются сразу и в чрезвычайно сильной степени.
История происхождения жизни на Земле со стороны ее внешних проявлений достаточно полно освещена в современной научной литературе. Ее анализ показывает, что сначала создается надежный механизм самовоспроизведения, обеспечивающий непрерывность в репликации систем. Простота и ничтожно малые (в макромасштабах) размеры первых, таким образом созданных живых систем позволяли управлять ими из пространственно-временных масштабов микромира кибернетическими средствами сверхмикроцивилизаций. Здесь, вероятно использовался принцип автопилота или биоробота, при сохранении какой-то формы периодического контроля со стороны сверхмикроцивилизаций. Эта система управления, возможно, действует и до настоящего времени на доклеточном (вирусы и т.д.)" или клеточном уровне любого живого существа. Есть основания предполагать, что аналогичным образом управляются и некоторый многоклеточные (растения, грибы и др.).
С появлением многоклеточных образований начинает происходить процесс дифференциации функций отдельных клеток организма. Организм становится сообществом распределенных по своим функциональным обязанностям клеток, из которых затем формируются отдельные органы (желудок, сердце, печень, почки, легкие или жабры и т.д.). Переход к многоклеточным животным организмам был сопряжен с процессом создания полностью автономных, а затем и самоуправляющихся систем на основе выделения в организме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
