Основные идеи трансдисциплинарного подхода к описанию природы

      Но  ведь развивается и Вселенная. Конечно, развитие  общества и Вселенной осуществляется в разных темпоритмах. Однако их взаимное наложение делает идею создания окончательной, завершенной, абсолютно истинной научной картины мира практически неосуществимой.

      Появление  принципа глобального эволюционизма  означает, что в  современном естествознании утвердилось убеждение в том, что материя, Вселенная в целом и во всех ее элементах не могут существовать вне развития.

      Это принципиально новый для естествознания взгляд на вещи, хотя сама идея эволюции зародилась в XIX в. Наиболее сильно она  прозвучала в учении Ч. Дарвина о  происхождении видов. Справедливости ради надо отметить, что Дарвину принадлежит не столько сама идея эволюции, сколько предложенный механизм ее осуществления. Эволюционные  представления обсуждались  и раньше. Данная концепция легла в основу теоретической биологии. Эволюционное учение оказало сильное влияние на умы современников Ч. Дарвина. Однако перебраться через пропасть, отделявшую науки о живом от наук о неорганическом мире, в ХIX в. так и не смогли, ограничившись растительным и животным миром. Пожалуй, лишь в социологии была сделана попытка прямого переноса дарвинских идей Г. Спенсером. Но это уже было за пределами естествознания. Классические же фундаментальные науки, прежде всего физика и астрономия, составлявшие основу ньютоновской картины мира, оставались в  стороне от эволюционного учения. Вселенная в целом представлялась равновесной и неизменяемой. А поскольку время ее существования бесконечно, то вполне вероятно появление в результате  случайных локальных возмущений наблюдаемых неравновесных образований с заметной организацией структур (галактик, планетных систем и т.д.).

      Противоестественным явлением,  или артефактом, выглядело  и появление жизни на нашей планете. Считалось, это  такого роза "отклонения " в существовании Вселенной - явления временные, с остальным    космосом не связанные. Таков был довольно грустный итог описания естественно-научной  картины мира в XIX столетии.

      В нашем веке все радикально изменилось. Первая крупная брешь в антиэволюционном настрое классической физики была пробита  в начале 20-х гг. в результате открытия расширения Вселенной, или ее нестационарности. Но если Вселенная расширяется и галактики  как бы отодвигаются друг от друга, то естественно, возникает вопрос: а какие же силы сообщают им начальную скорость и дают необходимую энергию. Современное естествознание (конца ХХ в.) считает, что оно может ответить на этот вопрос теорией Большого взрыва. При  этом зарождение Вселенной выводится из ее некоего исходного состояния с  последующей эволюцией, приведшей в конечном счете к ныне наблюдаемому облику. Эта теория более или менее прочно утвердилась в естествознании в 70-е гг. (однако идея была предложена еще в 40-е гг.).

      Радикальное обновление представлений об устройстве мирозданья заключается в следующем: Вселенная нестационарна, она имела начало во времени, следовательно, исторична, т.е. эволюционирует во времени.

      Таким образом, идея эволюции завладела и  физикой и  космологией. Но не только  ими. В последние десятилетия  благосклонно относиться к этой идее стала химия.

        До определенного времени проблема "происхождения видов" вещества химиков не волновала. Однако ситуация изменилась,  когда концепция Большого взрыва указала  на историческую последовательность появления во Вселенной различные элементов. Ведь  в первые мгновения жизни во Вселенной было так горячо, что ни один из компонентов вещества (атомы, молекулы) существовать не мог. Лишь в конце первых трех минут образовалось небольшое количество ядерного материала (ядра водорода и гелия), а первые целые атомы легких элементов возникли лишь через несколько сотен тысяч лет после взрыва. Следовательно, звезды первого поколения начинали   жизнь с очень ограниченным набором  легких элементов, из которых в результате самопроизвольного синтеза и образовалось впоследствии  все разнообразие таблицы Менделеева.  Возможно, в ней зафиксирована не только структурная упорядоченность химических элементов, но и реальная история их появления.

      Еще более, любопытная картина получается при наложении идеи эволюции на процесс  образования сложных молекулярных соединений. Дарвинская эволюция указывает на непрерывное нарастание сложности организации растительных и животных организмов (от одноклеточная до человека)  через механизм естественного отбора. Миллионы видов были им отбракованы, остались  лишь самые эффективные. Поразительно, но нечто похожее, по-видимому, происходило и тогда, когда природа только "готовилась" к зарождению жизни. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что из более чем 100 неизвестных химических элементов основу всего живого составляют только 6: углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Их общая доля в живых организмах составляет 97,4%. Еще 12 элементов дают примерно 1,6%.

      Мир  собственно химических соединений (ныне известно около 8 млн) не менее диспропорционален. 96%  из них — органические соединения,  компонентами которых являются все те же 6—18 элементов. Из остальных химических элементов природа создала не более 300 тыс. неорганических соединений.  Столь разительное несоответствие невозможно объяснить различной распространенностью химических элементов на Земле или даже в Космосе. Налицо совершенно очевидный отбор  тех химических элементов, свойства которых (прочность и энергоемкость образуемых ими химических связей, легкость их перераспределения и т.п.) "дают преимущество''  при  переходе на более высокий уровень сложности и упорядоченности вещества.

      Тот же механизм отбора   просматривается  и на следующем витке эволюции: из многих миллионов органических соединений в построении биосистем заняты лишь несколько сотен, из 100 известных аминокислот для составления  белковых молекул живых организмов природой использована только 20 и т.д. На такого рода факты и опираются представлении о ''предбиологической эволюции'', т.е. эволюции химических  элементов и соединений.

      Сформулированы  первые теории химической эволюции как  саморазвитии каталитических систем. Конечно, в этой области очень  много  неясного, малообоснованного, но важен сам факт восприятия современной химией эволюционной теории.

      В XX в. эволюционное учение интенсивно развивалось и в рамках его прародительницы — биологии. Современный эволюционизм в научных дисциплинах биологического профиля предстает как многоплановое учение, ведущее поиск закономерностей и механизмов эволюции сразу на многих уровнях организации живой материи: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном и даже биогеоценотическом. Наиболее выдающиеся успехи достигнуты на молекулярно-генетическом уровне: расшифрован генетический механизм передачи наследуемой информации, выяснены роль и структура ДНК и РНК, найдены методы определения последовательностей нуклеотидов в них и т.п. Синтетическая теория эволюции (синтез генетики и дарвинизма) развела в разные стороны процессы микроэволюции (на уровне популяций) и макроэволюции (на надвидовых уровнях), установила в качестве элементарной эволюционной единицы популяцию и пр. Таким образом, именно дарвиновская концепция эволюции стала тем основным руслом, в которое вливаются многочисленные потоки разнородного специализированного биологического знания.

      Идея  эволюции проникла и в другие области  естествознания. В геологии, например, окончательно утвердилась концепция дрейфа континентов. А экология, биогеохимия, антропология были "эволюционны" изначально.

      Таким образом, современное естествознание вправе сформулировать лозунг: "Все существующее  есть результат эволюции!" Укорененность в нынешней научной картине мира представления о всеобщем характере эволюции является ее главной отличительной чертой.

      Но  если в биологии концепция эволюции имеет давние устойчивые традиции, то физика и химия к ней только привыкают. Облегчить этот процесс  призвано новое междисциплинарное научное направление, появившееся в 70-х гг., — синергетика. Она претендует на описание движущих сил эволюции любых объектов нашего мира.

      Появление  синергетики в современном естествознании  инициировано, видимо,  подготовкой  глобального эволюционного  синтеза всех естественно-научных дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство, как разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживой природе. В классической науке XIX в. господствовало  убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой  упорядоченности,  стремление к исходному равновесию (в энергетическом смысле это и означало неупорядоченность или хаос). Такой взгляд на вещи  сформировался под воздействием равновесной термодинамики.

      Эта наука занимается изучением процессов  взаимопревращения различных видов  энергии. Ею установлено, что взаимное превращение тепла и работы неравнозначно. Работа может полностью превратиться в тепло трением, или другими способами, а вот тепло полностью превратить в работу принципиально невозможно. Это означает, что во взаимопереходах одних видов энергии в другие существует выделенная самой природой направленность! Знаменитое второе начало (закон) термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так: «Теплота не переходит  самопроизвольно от холодного тела  к более горячему».

      Закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики), в принципе, не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергий сохранялось  в прежнем объеме. Но в реальности это никогда не происходит. Данную односторонность, однонаправленность перераспределения  энергии в замкнутых системах и подчеркивает второе начало термодинамики.

      Для отражения  этого процесса в термодинамику  было введено новое понятие — "энтропия". Под энтропией стали понимать меру беспорядка системы. Более точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид: при самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает. Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц. Это и есть наиболее простое состояние системы, или термодинамическое равновесие, при котором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно хаосу.

      Общий вывод достаточно печален: необратимая  направленность процессов преобразования энергии в изолированных системах рано или поздно приведет к превращению всех ее видов в тепловую энергию, которая рассеется, т.е. в среднем равномерно распределится между всеми элементами системы, что и будет означать термодинамическое равновесие  или хаос. Если Вселенная замкнута, то ее ждет именно такая незавидная участь. Из хаоса, как утверждали древние греки, она родилась, в хаос же, по предположению классической термодинамики, и возвратится.

      Возникает вопрос: если Вселенная эволюционирует только к хаосу, то как она могла  возникнуть и сорганизоваться до нынешнего упорядоченного состояния. Но этим вопросом классическая термодинамика не задавалась, ибо формировалась в эпоху, когда нестационарный характер Вселенной не обсуждался. В это время единственным немым укором термодинамике служила дарвиновская теория эволюции. Ведь предполагаемый ею процесс развития растительного и животного мира характеризовался его непрерывным усложнением, нарастанием высоты  организации и порядка. Живая природа почему-то стремилась прочь от термодинамического равновесия и хаоса. Налицо была явная нестыковка законов развития неживой и живой природы.

      После замены модели стационарной Вселенной  на развивающуюся, в которой ясно просматривалось нарастающее усложнение организации материальных объектов — от элементарных и субэлемеитарных частиц  в первые мгновения после Большого взрыва до звездных и галактических систем, — несоответствие законов стало еще более явным. Ведь если принцип возрастания энтропии столь универсален, как же могли возникнуть такие сложные структуры? Случайным "возмущением" в целом равновесной Вселенной их не объяснить. Стало ясно, что для сохранения непротиворечивости общей картины  мира необходимо постулировать наличие у материи в целой не только разрушительной, но и созидательной тенденции. Материя способна  осуществлять работу и против термодинамического равновесия, самоорганизовываться и самоусложняться.

      Постулат  о способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных науках (физике, химии) начали осознавать только сейчас. На этой волне и возникла синергетика — теория самоорганизации. Ее разработка началась несколько десятилетий назад. В настоящее время она развивается по нескольким направлениям: синергетика (Г.Хакен), неравновесная термодинамика (И.Р.Пригожин) и др.

      Общий смысл комплекса  синергетических (термин Г. Хакена) идей, которые развивают  эти направления, заключается в  следующем: процессы разрушение и созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны;  процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм, независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

      Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация как в живой,  так и неживой природе.