Синергетика - новая наука современности

     Важнейшее свойство структуры - ее относительная  устойчивость, понимаемая как сохранение в изменении. Однако структура содержит определенную динамичность, отдельные  временные моменты, представляет собой процесс развертывания во времени и в пространстве новых свойств элементов.

     Структура - это общий, качественно определенный и относительно устойчивый порядок  внутренних отношений между подсистемами той или иной системы. Понятие  «уровень организации» в отличие от понятия «структура» включает, кроме того, представление о смене структур и ее последовательности в ходе исторического развития системы с момента ее возникновения. В то время как изменение структуры может быть случайным и не всегда имеет направленный характер, изменение уровня организации происходит необходимым образом. Системы, достигшие соответствующего уровня организации и имеющие определенную структуру, приобретают способность использовать информацию для того, чтобы посредством управления сохранить неизменным (или повышать) свой уровень организации и способствовать постоянству (или уменьшению) своей энтропии.

     Что такое организация? Ссылаясь на основоположников теории организации Федорова и Богданова, Моисеев дает такое определение: «Организация изучаемого объекта (системы) - это совокупность консервативных, медленно изменяющихся (в частном случае постоянных, неизменных) характеристик объекта.

     Для определения организации нужно выделить эти характеристики объекта (системы)».

     Под организацией системы будем понимать изменение структуры системы, которое  обеспечивает согласованное поведение, или функционирование системы, которое  определяется внешними условиями.

     Если  под изменением организованности понимать изменение способа соединения (или связи) подсистем, образующих систему, то явление самоорганизации можно определить как такое неизбежное изменение системы и ее функций, которое происходит вне каких-либо дополнительных влияний, вследствие взаимодействия системы с условиями существования и приближается к некоторому относительно устойчивому состоянию.

     Закономерное  изменение структуры системы  соответственно историческим изменениям соотношений с внешней средой и называется эволюцией.

     Изменение структуры сложной системы в  процессе ее взаимодействия с окружающей средой - это проявление свойства открытости как роста возможностей выхода к  новому. С другой стороны, изменение  структуры сложной системы обеспечивает расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности, т.е. приобретением приспособлений более общего значения, позволяющих установить связи с новыми сторонами внешней среды.

     Самоорганизация характеризуется возникновением внутренне  согласованного функционирования за счет внутренних связей и связей с внешней средой. Причем понятия функция и структура системы тесно взаимосвязаны; система организуется, т.е. изменяет структуру ради выполнения функции.

     Вопрос  о взаимоотношении структуры  и функции - один из древних и традиционных в биологии. Аристотель, задавая вопрос «ради чего существует орган?», отвечал: «ради выполнения определенной цели», т.е. функции. Для биологических объектов понятия функции и цели идентичны. Так, под функцией понимается, например, физиологическое отправление.

     Рассматривая  структуру и функцию, предпочтение отдают первичности в изменении  функции. Однако наиболее правильно  рассматривать диалектическую взаимосвязь  и взаимообусловленность их изменений  в процессе эволюции (изменение среды требует изменения функции; а она, в свою очередь, влияет на изменение структуры).

     Растительное  и животное царство дает множество  убедительных примеров такой взаимообусловленности.

     Так, выход растений на сушу ознаменовался  приобретением комплекса морфофизиологических новшеств, защитных покровов, проводящей системы, дифференциацией тела на органы и т.д. Благодаря этим изменениям, прежде всего, было достигнуто уменьшение потери воды от испарения и усиление ее движения по растению. Здесь трудно сказать, что чему предшествовало, морфологические или физиологические изменения. В то же время очевидно, что «заказ» на уменьшение отрицательных последствий недостатка воды повлек за собой отбор растений на развитие защитных покровов и проводящей системы в наземных условиях.

     В данном случае речь идет о процессе самоорганизации, где можно выделить причину и следствие, указать  связи их с внешней средой: внешняя  среда изменяет функцию, функция  изменяет структуру. По мере усложнения внутренней организации функциональные возможности организмов усиливаются.

     Функциональные  особенности изменяются несколько  быстрее, чем структурные. Одним  из примеров влияния функциональных преобразований на структуру растения могут служить листья и преобразование структуры черешка изменением его функции: у листа после длительной самостоятельной жизни в укорененном состоянии перестраиваются исторически сложившиеся функции; при этом черенок приобретает функции стебля, усиливается его проводящая и механическая активность.

     Структура и функция - неотъемлемые свойства живой природы, они связаны в онто- и филогенезе. Любой орган обладает множественностью функций. Если из множеств функций, например, корня растений (проведение веществ или их запасение, образование придаточных почек, прикрепление, синтез и т.п.) одна окажется главной, то строение его в филогенезе изменится сообразно новой функции. С другой стороны, проявление любой функции растений одного и того же вида меняется количественно, причем различия часто наследственно обусловлены. На этой основе может происходить отбор по степени выражения данного свойства. Например, у одних растений по такому принципу усилилась присасывающая функция корней (паразиты), у других - опорные функции.

     Взаимосвязь изменения структуры и функции  в онто- и филогенезе способствует повышению выживаемости и конкурентоспособности. Для растений функция - единое физиологическое отправление, необходимое для выживания и размножения растений в онтогенезе (например, фотосинтез, дыхание, движение). Отбор направлен на поиски наиболее эффективных механизмов, реализующих необходимую функцию, т.е. на поиски архитектур системы.

     Именно  в структуре биологически активного  вещества эволюция закодировала его  способность выполнять строго определенную биологическую функцию.

     Функциональная роль биологических молекул задается их пространственной структурой - расположением в пространстве входящих в структуру атомов. Можно привести множество других примеров.

     Для изучения процесса развития необходимо знать характер изменения структур во времени, их динамические параметры. Надо также уметь вскрывать закономерности взаимосвязи между структурой и проявляемой системой функцией.

     До  недавнего времени естествознание и другие науки могли обходиться без целостного, системного подхода  к своим объектам изучения, без учета коллективных эффектов и исследования процессов образования устойчивых структур и самоорганизации. В настоящее время проблемы самоорганизации, изучаемые в синергетике, приобретают актуальный характер во многих науках, начиная от физики и кончая экологией.

     Задача  синергетики - выяснение законов  построения организации, возникновения  упорядоченности. В отличие от кибернетики  здесь акцент делается не на процессах  управления и обмена информацией, а  на принципах построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения (Г.Хакен). ⁶

     Вопрос  об оптимальной упорядоченности  и организации особенно остро  стоит при исследованиях глобальных проблем - энергетических, экологических, многих других, требующих привлечения  огромных ресурсов.

     Философско-методологический анализ проблем глобального эволюционизма  неизбежно приводит к постановке фундаментального вопроса: существуют ли законы эволюционного процесса, представляющие собой определенную конкретизацию диалектической концепций  развития и в то же время общие для всех структурных уровней природной действительности?

     Хотя  эта проблема в настоящее время  еще далека от решения, все же есть определенные основания допускать  существование законов и закономерностей  прогрессивного развития в природе, охватывающих все основные этапы - космогонический, геологический, биологический, наряду со специфическими законами и закономерностями, присущими каждому из них. Это могут быть, во-первых, частнонаучные законы или закономерности, которые возможно экстраполировать на целостные процессы эволюции природной действительности (скажем, закон возрастания энтропии или определенные «биоаналогии», имеющие достаточно общее значение).

     Во-вторых, идея глобального эволюционизма  получает поддержку со стороны общенаучных концепций. Так, начавшаяся в последние годы разработка генетических аспектов общей теории систем позволяет предполагать, что некоторые сформулированные в ее рамках закономерности могут обладать весьма широкой сферой применимости, в частности, охватывать определенные черты эволюции всей исследуемой природной действительности. Изучению процессов эволюции живой природы, а также прогресса общества может содействовать дальнейшая разработка концепции самоорганизации.

     Наконец, в-третьих, возможно предположить, что существуют такие типы достаточно общих эволюционных законов и закономерностей, которые будут выявлены на основе комплексного анализа процессов развития в масштабах всей системы наук о природе. Пока, конечно, преждевременно обсуждать вопрос, будут ли законы, сформулированные первоначально в рамках общенаучной картины мира, включаться далее в такую форму организации теоретического знания, какой является теория (система теорий), или в иную, до сих пор мало исследованную форму междисциплинарного и общенаучного знания - учение (примером которой может служить учение В.И. Вернадского о биосфере), или же входить и в состав систем теорий, и в состав учений разной степени общности. Во всяком случае, очевидно, что потребности как теоретического, так и мировоззренческого плана будут стимулировать дальнейшее обоснование идеи глобального эволюционизма.

     Информационная  концепция развития систем любой  природы, в основе которой лежат  категории информатики - информация, энтропия, информационные процессы и  их связь с эволюционными процессами, по-видимому, может рассматриваться как одна из естественнонаучных конкретизации общей теории развития. ⁷ 

     2.2 Самоорганизация как основа эволюции 

     Несмотря  на то, что идеи эволюции, начиная  от космогонической гипотезы Канта - Далласа и кончая эволюционной теорией Дарвина, получили широкое признание в науке, тем не менее они формулировались скорее в интуитивных, чем в теоретических терминах. Поэтому в них трудно было выявить тот общий механизм, посредством которого осуществляется эволюция. Как отмечалось выше, главным препятствием здесь служило резкое противопоставление живых систем неживым, общественных - природным. В основе такого противопоставления лежали слишком абстрактные, а потому неадекватные понятия и принципы классической термодинамики изолированных и равновесных систем. Именно поэтому эволюция физических систем связывалась с их дезорганизацией, что противоречило общепринятым в биологических и социальных науках представлениям об эволюции.

     Чтобы разрешить возникшее глубокое противоречие между классической термодинамической эволюцией, с одной стороны, и эволюцией биологической и социальной - с другой, физики вынуждены были отказаться от упрощенных понятий и схем и вместо них ввести понятия об открытых системах и необратимых процессах. Благодаря этому оказалось возможным развить новую нелинейную и неравновесную термодинамику необратимых процессов, которая стала основой современной концепции самоорганизации.⁸

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     В заключении отметим следующее. Проблематика, содержание, методы исследований и результаты, относимые к синергетике характеризуются неоднозначными оценками и неопределенностью. Вместе с тем, синергетика как научное направление исследований является востребованной обществом.

     Значительное  количество результатов исследований в разных областях знания соотносится исследователями с синергетикой. Контекст синергетики дает возможность плодотворно взаимодействовать ученым разных специализаций на языке системного осмысления и поиска новых решений.

     Приведенные определения синергетики, полученные преемственным образом, могут конструктивно применяться при решении конкретных задач. Можно предположить, что в связи с существующими и грядущими результатами в кинетической химии, нейробиологии, транспьютерном нейрокомпьютинге и в других областях сформируется более определенный теоретический и аксиоматический базис синергетики, благодаря чему, в частности, и критика в ее адрес станет более конструктивной и продуктивной. Несомненно, при всем том, что синергетика полноценно «работает» сегодня как категория научного знания. ⁹