26556-1 (707576), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Биологические и социальные системы требуют понимания таких явлений, как самоорганизация и саморегуляция, когерентное поведение, синхронизированное со структурными изменениями, индивидуальность, коммуникативная связь с окружающей средой и симбиоз, морфогенез, пространственная и временная связь в процессе эволюции. Первый шаг в этом направлении был сделан, когда удалось достичь нового понимания динамики природных систем. Этому в 20-е годы предшествовали "философия процесса" Альфреда Норта Уайтхеда (1929) [6] и концепция холизма в эволюции, разработанная южноафриканским государственным деятелем Яном Смэт-сом (1926) [7].
В точной формулировке новое понимание, о котором мы только что упомянули, можно охарактеризовать как ориентированное на процесс, в отличие от основного акцента на компоненты "жесткой" системы и состоящие из них структуры. Эти две перспективы асимметричны по своим последствиям: в то время как жесткая пространственная структура, например машина, в значительной степени определяет процессы, которые могут в ней происходить, свободная игра и взаимодействие процессов могут привести к открытой эволюции структур. Во втором случае основной акцент делается на становлении - и даже бытие возникает в динамических системах как аспект становления. Понятие самой системы более не связано с конкретной пространственной или пространственно-временной структурой, с изменением конфигурации тех или иных компонент, равно как и с наборами внутренних или внешних отношений. Система теперь предстает перед нами скорее как набор когерентных, развивающихся, интерактивных процессов, проявляющихся во времени в виде глобально устойчивых структура не имеющих ничего общего ни с равновесием, ни с жесткостью технологических структур. Например, гусеница и бабочка представляют собой две временно стабилизированные структуры в когерентной эволюции одной и той же системы. В 1947 году Конрад Уоддингтон уже ввел понятие эпигенетического процесса - селективного и синхронизированного использования процессами жизни структурно закодированной генетической информации во взаимодействии/с окружающей средой. Это понятие имеет основное значение для ориентированного на процесс подхода к биологии [8].
Решающий прорыв произошел в 1967 году - с появлением теории так называемых диссипативных структур (впоследствии эмпирически подтвержденной) и открытия лежащего в их основе нового упорядочивающего принципа. Этот принцип, получивший название "порядок через флуктуацию", проявляется вне термодинамической ветви в сильно неравновесной системе и включает в себя некоторые автокаталитические ступени. Развитие теории диссипативных структур стало триумфом Ильи Пригожина и его сотрудников в Брюсселе и Остине (штат Техас). Не столь давно этот цикл работ был изложен в обширной монографии [9].
Примерно в то же время в Биологической компьютерной лаборатории Иллиной-ского университета, функционировавшей с 1956-го по 1976 год под руководством ее основателя Хейнца фон Фёрстера, много внимания уделялось самоорганизации. Завершением цикла работ [10] стала новая формулировка свойств живых систем. Центральное понятие - автопоэзис - было введено в 1973 году чилийскими биологами Умберто Матурана и Франсиско Варела и развито в сотрудничестве с Рикардо Урибе [11, 12]. Автопоэзис относится к характеристике живых систем, которые непрерывно обновляются и регулируют этот процесс так, чтобы поддерживать целостность своей структуры. В то время как машина жестко нацелена на выпуск определенного продукта, биологическая клетка функционирует главным образом для самообновления. Процессы развития (анаболические) и деградации (катаболические) протекают одновременно. В процессах автопоэзиса неразличимо растворяются не только эволюция системы, но и ее существование в виде специфической структуры. В области живого есть мало такого, что было бы твердым и жестким. Автопоэтическая структура возникает в результате взаимодействия многих процессов. Саморефе-рентность также стала ключевым понятием для нового воззрения на функции мозга [13] и человеческого сознания [14].
Возникли и новые объяснения происхождения жизни на Земле. Жак Моно (1971) высказал мнение, что случайная комбинация молекул дала толчок возникновению жизни как в высшей степени маловероятному результату, возможно, единственному во всей Вселенной [15]. Ханс Кун (1973) модифицировал это положение, предложив идею случайной репродукции путем стереоспецифичности [16]. Новый увлекательный подход признает решающую роль каталитического подкрепления и акселерации процессов, инициацию которых можно считать случайной. Те же фундаментальные принципы самоорганизации, которые допускают образование диссипативных структур, и та же нелинейная неравновесная термодинамика представляются ныне важными факторами в образовании полимеров из мономеров [17], в синтезе сложных нуклео-кислот и белков при саморепродукции гиперциклов [18, 19]. Если Моно рассматривал случайность и необходимость последовательно (вслед за чрезвычайно маловероятным событием - возникновением саморепродуцирующейся молекулярной комбинации -наступает абсолютная необходимость выживания), то теперь случайность и необходимость выступают как взаимно дополнительные (комплементарные) принципы, М. Эйген и Р. Винклер (1975) усмотрели эту комплементарность в том, что случайные процессы улавливаются сетью "правил игры", или законов природы, возникающих в результате естественного отбора, который понимается в духе недифференцированного дарвинизма [20]. Одностороннее применение дарвиновского принципа естественного отбора часто приводит к образу "слепой" эволюции, производящей на свет всевозможных бессмысленных уродцев и сохраняющей целесообразные структуры, испытывая свои произведения на окружающей среде. Как будто окружающая среда сама не подвержена эволюции! Эволюция, по крайней мере в области живого, по существу представляет собой процесс обучения. Более тонкий подход к динамике самоорганизации учитывает число степеней свободы, которым располагает система для самоопределения своей собственной эволюции и для нахождения временной оптимальной устойчивости при заданных условиях. Эволюция остается открытым процессом и в отношении своих продуктов, и в отношении правил игры. Результат этой открытости - самопревращение эволюции в "метаэволюцию", т.е. эволюцию эволюционных механизмов и принципов.
Интуитивные попытки применения тех же фундаментальных принципов самоорганизации, которые были обнаружены на уровне простых химических и доклеточных систем, к эволюции на высших уровнях привели к поразительно реалистическим описаниям динамики экологических, социобиологических и социокультурных систем [21, 22, 23]. Наряду с "вертикальными" аспектами эволюции (когерентности во времени) на первый план выдвигаются "горизонтальные" аспекты, включая такие явления, как коммуникация, симбиоз и коэволюция. Даже система "биосфера плюс атмосфера" ныне представляется как самоорганизующаяся и саморегулирующаяся [24]. Направленность эволюции ныне может быть понята post hoc как результат взаимодействия случайности и необходимости [25]; необходимость вводится системой ограничений, которые сами являются результатом эволюции. Биологическая, социо-биологическая и социокультурная эволюции ныне представляются как связанные гомологическими, а не просто аналогичными принципами (т.е. принципами, имеющими общность происхождения, а не просто формальное сходство). Такой подход не должен казаться неожиданным, поскольку вся Вселенная развивалась и развилась из единого начала.
Новый тип науки, о котором мы говорим, ориентированный главным образом на модели жизни, а не на механические модели, дает толчок к изменениям не только в самой науке. Тематически и эпистемологически новая наука связана с теми явлениями, которые я обозначил как метафлуктуацию, потрясшую мир. Основные темы остаются неизменными, но теперь они формулируются по-новому. На первый план выдвигаются такие понятия, как самоопределение, самоорганизация и самообновление; признается систематическая взаимосвязанность природной динамики в пространстве и времени;
логический акцент переносится с пространственных структур на процессы; выделяется роль флуктуаций, которые упраздняют закон больших чисел и дают шанс индивиду с его созидательным творческим воображением; усиливается внимание к открытости, творческому характеру эволюции, в которой ни отдельные структуры, возникающие и погибающие, ни конечный результат не предопределены.
Естествознание готово признать эти принципы как общие законы природы. Если эти принципы применить к людям и их системам жизни, то они предстанут перед нами как основы глубоко естественного образа жизни. Дуалистический раскол на природу и культуру может теперь оказаться преодоленным. В выходе за пределы прежних жестких рамок в самопревращении природных процессов заключена радость, радость жизни. Во взаимосвязанности с другими процессами в ходе всеобщей эволюции есть смысл, смысл жизни. Мы не являемся беспомощными объектами эволюции, мы и есть эволюция. Когда наука, подббно многим другим аспектам человеческой жизни, оказывается затронутой метафлуктуацией, она преодолевает отчужденность от жизни человека и вносит свой вклад в радость и смысл жизни. Моя книга посвящена в первую очередь изложению некоторых аспектов этой новой роли науки.
Центральное место в моей аргументации занимает тезис о взаимосвязанности. Его невозможно постичь в статике, он возникает в динамике самоорганизации на многих уровнях эволюции. На каждом уровне процессы самоорганизации находятся "на старте", готовые прийти в движение при любом случайном событии, если будут созданы подходящие условия, и ускорить, или сделать возможным прежде всего возникновение сложного порядка. Начальные условия, о которых идет речь, ограничены сравнительно узкими пределами, о чем мы догадываемся по нашим тщетным поискам жизни в Солнечной сдстеме. Но коль скоро эти условия имеют место (в той фазе космической эволюции, когда произошло рождение галактик и звезд, или на ранних этапах жизни на Земле), эти условия сами становятся объектом эволюции. Эволюция дифференцирует макроскопические и микроскопические системы посредством коэволюции. То, что микроскопические системы являются всего лишь подсистемами макроскопических систем, как и то, что макроскопические системы предстают перед нами в виде "окружающей среды" для микроскопических систем, происходит от статического понимания, которое стремится представить мир в дуалистических терминах. В частности, сама жизнь создает макроскопические условия для своей дальнейшей эволюции, или, если подходить с другой стороны, биосфера создает свою собственную микроскопическую жизнь. Микро- и макрокосм являются аспектами одной и той же единой и объединяющей эволюции. Жизнь представляется теперь не просто разворачивающейся во Вселенной - сама Вселенная становится все более живой.
Краткое содержание книги
Центральными аспектами возникающей парадигмы самоорганизации являются, во-первых, специфическая динамика системных процессов, во-вторых, непрерывное изменение и тем самым коэволюция с окружающей средой и, в-третьих, самопревращение, эволюция эволюционных процессов. В первых трех частях книги основное внимание сосредоточено на этих трех аспектах. В последней части в рамках центральной идеи о творческом характере эволюции формулируются некоторые выводы, которые могут оказаться полезными для мира людей.
Часть первая. Самоорганизация: динамика природных систем. Эта часть посвящена рассмотрению типичной динамики самоорганизации когерентных систем, развивающихся через последовательность структур и поддерживающих свою целостность. К этому типу принадлежат биологические и социальные системы. Простейшим уровнем, на котором может быть рассмотрена динамика такого рода, является уровень диссипативных структур, возникающих в самоорганизующихся и самообновляющихся химических реакциях.
В главе 1 "Макроскопический порядок" в общих чертах обрисован происходящий в западной науке сдвиг от статически ориентированных структур к динамике мышления, ориентированного на процесс. Классическая динамика рассматривала понятие изолированных частиц. Термодинамика ознаменовала переход к мышлению, ориентированному на процесс, путем введения необратимости или направленности процессов во времени. Симметрия во времени оказалась нарушена, прошлое - отделено от будущего, а макроскопический мир обрел историю. Наконец, с появлением нелинейной неравновесной термодинамики была нарушена и пространственная симметрия, рассмотрение перешло на новый уровень макроскопического порядка - уровень кооперативных явлений, приводящих к спонтанному образованию и эволюции структур. Законы физики обретают новое значение при таком макроскопическом порядке. Там, где ранее предполагалось господство случайных процессов, вступает в игру новый упорядочивающий принцип, называемый "порядок через флуктуацию".
Глава 2 "Диссипативные структуры: автопоэзис" посвящена обсуждению основных условий динамического существования неравновесных структур. Эти основные условия - частичная открытость по отношению к окружающей среде, неравновесное состояние макроскопической системы и автокаталитическое подкрепление некоторых стадий в цепи явлений, образующих процесс, - повторяются и на других уровнях самоорганизующихся систем. Равновесие выступает как эквивалент стагнации и смерти. Сильная неравновесность, поддерживаемая самоорганизующимися процессами, в свою очередь поддерживается непрерывным обменом веществом и энергией с окружающей средой, иначе говоря, метаболизмом. Динамика таких глобально устойчивых, но никогда не приходящих в состояние покоя структур получила название "автопоэзис" (самопроизводство или самообновление). Автопоэтическая система нацелена в первую очередь не на производство какого бы то ни было продукта, а на свое собственное самообновление в той же ориентированной на процесс структуре. Автопоэзис представляет собой выражение фундаментальной дополнительности структуры и функции, гибкости и пластичности, обусловленных динамическими отношениями, через-которые становится возможной самоорганизация. Автопоэтическая система характеризуется некоторой автономией по отношению к окружающей среде, что можно понимать как примитивную форму сознания, соответствующую уровню существования системы. Например, размеры диссипативной структуры не зависят от размеров окружающей среды, коль скоро последние достаточно велики для того, чтобы не препятствовать формированию структуры.
В главе 3 "Порядок через флуктуацию: эволюция системы" рассматривается эволюция неравновесных систем через последовательность автопоэтических структур. Основные условия - те же, что и для автопоэзиса: открытость, сильная неравновесность и автокатализ. Существенная особенность состоит во внутреннем подкреплении флуктуаций (автокатализом), в результате чего система в конце концов преодолевает порог неустойчивости и переходит в новую структуру. При таком переходе главную роль играют не макроскопические средние, а внутреннее усиление и взрывное нарастание флуктуаций, вначале весьма малых. Иначе говоря, принцип творческой индивидуальности одерживает верх над коллективным принципом в этой инновационной стадии. Коллектив всегда пытается подавить флуктуацию, и в зависимости от связи между подсистемами жизнь старой структуры может быть существенно продлена. На стадии рождения новых структур остается в силе принцип максимального производства энтропии: система не постоит ни перед какими затратами, если результатом будет возникновение новой структуры. Однако то, какая структура будет порождена, не предопределено. На уровне автопоэтического существования в игру вступает новый вариант макроскопической неопределенности. Будущая эволюция такой системы не может быть предсказана с абсолютной определенностью; будущая эволюция напоминает дерево принятия решений с абсолютной свободой принятия решений в каждой точке ветвления. Однако уже на уровне химических диссипативных структур такая система хранит память о своем эволюционном пути. Если заставить систему двигаться вспять, то она проделает путь через последовательность тех же автопоэтических структур. Таким образом, принцип "порядок через флуктуацию'', лежащий в основе всей когерентной эволюции, требует новой теории информации, основанной на дополнительности новации, и подтверждения в прагматической (т.е. эффективной) информации. Тот тип информации, который оказался столь полезным в технологии связи, сохраняется только за информацией, состоящей почти полностью из подтверждения. В области самоорганизующихся систем информация также обладает способностью к самоорганизации; возникает новое знание.
Наконец, в главе 4 "Моделирование самоорганизующйхся систем" дается обзор сравнительно успешных попыток применения теории диссипативных структур и принципа "порядок через флуктуацию" к явлениям самоорганизации во многих областях. Первые же из этих попыток привели к замечательным результатам в таких областях, как пребиотическая эволюция, функционирование биоорганизмов, нейрофизиология, экология (популяционная динамика) и социобиология. Совсем недавно были предприняты первые попытки моделирования явлений в системах человеческой жизнедеятельности, например в росте и эволюции городов. Те же принципы автопоэзиса и "порядок через флуктуацию" оказались ценными и при качественном описании эволюции таких интеллектуальных структур, как научные парадигмы, системы ценностей, мировоззрения и религии. Столь широкая применимость теории, которая первоначально была строго сформулирована в физической химии, не влечет за гобой физическую интерпретацию биологических и социокультурных явлений, а основана на фундаментальной гомологии (фундаментальном родстве) самоорганизующейся динамики на многих уровнях. Именно эта гомология позволяет рассматривать эволюцию как холистическое явление, осуществляющее динамическую связь многих уровней. Указанный подход детально разрабатывается во второй и третьей частях книги.
Часть вторая. Коэволюция: история реальности в нарушениях симметрии. На протяжении пяти глав, начиная с "Большого Взрыва", под несколько необычным углом зрения излагается история эволюции. Суть заключается в рассмотрении коэволюции макро- и микромира, сопоставлении условий одновременной дифференциации и комплексификации на микроскопической и макроскопической ветвях эволюции. В космической эволюции подобная точка зрения не нова. Никто не думает, будто структуры во Вселенной были построены односторонне, снизу вверх, от частиц и атомов до звезд, галактик и звездных скоплений. Но в области биологической эволюции на Земле обычно используется логика "построения более высоких форм жизни" в процессе микроэволюции при полном пренебрежении макроскопической ветвью эволюции. Системный подход, акцентирующий внимание на коэволюции обеих ветвей, приводит к существенно новым взглядам. Он позволяет провести различие между доминирующей в сфере человеческой жизни социокультурной эволюцией, а также социобиологической и экологической эволюциями, подчеркивая одновременно их взаимосвязанность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
