Герман Хакен - Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Настоящая книга призвана произвести поворот в нашем мышлении, причем начнем мы с осознания того, что и в мире неживой природы новые упорядоченные структуры могут возникать из неупорядоченного хаоса и сохраняться неизменными при наличии постоянного притока энергии. В книге читатель найдет в высшей степени наглядные этому подтверждения из физики и химии: например, принцип действия лазера, возникновение ячеистых структур в нагреваемой жидкости, химические спиральные волны. Как становится ясно уже из названных примеров, процессы образования новых структур подчинены неким всеобщим закономерностям. Это позволяет нам перейти к более сложным проблемам, например к вопросу о том, каким образом происходит рост животных клеток, или о том, как взаимоотношения отдельных коммерческих предприятий могут определять общую экономическую картину, или же попытаться разобраться в том, по каким правилам происходит формирование общественного мнения. Каждый из перечисленных процессов характеризуется тем, что в нем принимает участие огромное количество отдельных элементов, так или иначе взаимодействующих между собой, и взаимодействие это исполнено глубокого смысла. Мы, таким образом, имеем дело с комплексными системами, которые можно рассматривать с разных точек зрения: и исследуя поведение и функции отдельных элементов таких системы, и занимаясь преимущественно системами в целом. В первом случае следует исходить из того, что закономерности, в соответствии с которыми существует та или иная система, определяют — подобно правилам игры — поведение отдельных ее элементов, что, в конечном счете, и порождает некий шаблон или эталон поведения; процесс этот очень выразительно описан в книге Ман-фреда Эйгена и Рутхильд Винклер «Игра» (Piper, 1976).

Синергетика — иначе, «наука о взаимодействии» — идет другим путем. Здесь нас зачастую интересуют не отдельные «правила», определяющие образ действия элементов системы, а общие законы, по которым формируются структуры. И хотя всякое сравнение хромает, все же рискнем прибегнуть к метафоре, проведя аналогию с игрой в шахматы. Мы можем снова и снова играть в шахматы, следя при этом за движением фигур на доске; но мы можем и попытаться предсказать исход игры, что в данном случае оказывается совсем не сложно: либо победа достанется белому королю, либо черному, либо ни тому, ни другому (такую никому не принадлежащую победу принято называть «ничьей»). Хотя последовательность отдельных ходов может быть в высшей степени сложной, общий результат игры можно описать буквально в трех словах. То же относится и к исследуемым нами образованиям: нас прежде всего интересуют общие шаблоны, эталонные структуры, образующиеся в результате сложных процессов. Применимость полученных нами данных о коллективном поведении не ограничивается областью чистого научного знания, они имеют самое непосредственное отношение к нашей повседневной — как экономической, так и общественной — жизни. Однако настоящая книга не предлагает готовых решений. Она, скорее, предназначена для придания мышлению некоторого толчка, а отнюдь не представляет собой патентованное руководство к действию. Более того, мы даже выдвинем в качестве тезиса положение о том, что однозначные решения зачастую невозможны, и докажем это, пролив вместе с тем свет на саму сущность конфликтов и способов их преодоления.

В настоящее время синергетика находится в стадии бурного развития, о чем свидетельствует как растущее число международных конференций, так и то, что синергетика пользуется столь надежной финансовой поддержкой со стороны государства. Издательство Springer выпускает серию научных трудов «Springer Series in Synergetics», целиком посвященную синергетике. Целью же данной книги должно стать знакомство широкого круга заинтересованных читателей с новой, увлекательной областью науки.

В наше время много говорят об «ответственности ученых перед обществом». На мой взгляд, наука и общество живут в неразрывном симбиозе, и общество так же жизненно необходимо науке, как и наука обществу; каждый шаг, ведущий к их сближению, безусловно, важен, однако ученому не так-то просто «отдать свой долг» — и дело тут, конечно, не в отсутствии доброй воли, а скорее в том, что язык науки (а особенно — математики) настолько отличен от общепринятого, «разговорного» языка, что перевод с одного языка на другой становится весьма и весьма непростой задачей. Несмотря на это, я хотел бы подчеркнуть, что описываемый и исследуемый какой бы то ни было наукой процесс только тогда можно считать абсолютно понятым учеными, когда о нем можно рассказать, используя лишь слова «разговорного» языка, не прибегая к формулам. Именно необходимость быть понятым не только специалистами и дает ученому шанс увидеть предмет своих исследований во всей полноте его взаимосвязей с окружающим миром.

Я надеюсь, что мое изложение основ новой науки даст каждому, кто прочтет эту книгу, возможность использовать знание тайн Природы с пользой для себя и во благо всему человечеству.

Я хочу выразить благодарность своей жене за критическое прочтение рукописи и ценные предложения, способствовавшие улучшению книги. Я благодарен также госпоже Урсуле Функе за быструю и безупречную подготовку рукописи и за ее старание и энтузиазм, которые очень помогли мне благополучно дописать до конца эту книгу.

Я благодарен и сотрудникам издательства Deutsche Verlags-Anstalt — а в особенности доктору Лебе и г-же Локе — за активное сотрудничество.

Герман Хакен

Штутгарт,

весна 1981 года

Наш мир состоит из множества разнообразнейших вещей: некоторые из них созданы человеком — дома, автомобили, инструменты, картины и т. п., — но остальные сотворены Природой. Для ученого этот мир вещей является миром структур, упорядоченных в соответствии со строгими закономерностями. Если направить телескопы на неизмеримые дали космического пространства, мы увидим спиралевидные туманности, подобные изображенным на фотографии (рис. 1.1). Здесь хорошо различимы спиральные рукава, благодаря которым туманность и получила свое имя. В этих газовых туманностях рождаются новые солнца — невообразимое количество новых ярких солнц. Наше Солнце и наша Земля тоже принадлежат такой туманности — Млечному Пути, хорошо видному на небе в ясные ночи. Наше Солнце — лишь одно из ста миллиардов солнц, входящих в Млечный Путь. Земля вместе с другими планетами вращается вокруг Солнца по орбитам, подчиняясь строгим законам небесной механики.

Читать дальше