Герман Хакен - Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Метод разложения на составляющие уподобляет исследователя ребенку, получившему в подарок игрушечный автомобильчик: стремясь разобраться в том, что заставляет машинку двигаться, малыш разбирает ее на составные части — что, в общем-то, обычно удается сделать без особого труда. Заканчивается это исследование чаще всего тем, что ребенок, плача, сидит перед кучей деталей, будучи не в состоянии ни понять, почему же все-таки двигался автомобиль, ни собрать детали обратно, вернув игрушке былую целостность и работоспособность. Так ребенок приближается к пониманию смысла фразы «целое — это всегда больше, чем сумма его составляющих», или, воспользовавшись словами Гёте, «Вот части все в его руках, однако им — увы и ах! — недостает духовной связи!» Для науки это означает следующее: даже разобравшись в общих чертах со строением исследуемой структуры, мы — прежде чем заняться ее «разложением» — должны еще понять, каким образом взаимодействуют друг с другом отдельные элементы, составляющие данную структуру. В дальнейшем мы увидим, насколько тесно это связано с вопросом о возникновении структур. Этими вопросами как раз и занимается синергетика. Само слово «синергетика» происходит от греческого корня (как это часто случается с научными терминами) и означает «наука о взаимодействии». Мы вместе с читателем уже задавались вопросом о том, возможно ли существование единых законов в мире, где царит разнообразие, — законов, позволяющих понять саму природу возникновения структур. Звучит все это, конечно, довольно абстрактно; нельзя не упомянуть также и о том, что точный ответ возможен только в рамках математической теории, область же применения его весьма обширна, что и было мною обнаружено. С другой стороны, именно разнообразие многочисленных примеров, имеющихся в нашем распоряжении, дает нам возможность представить основные процессы с максимальной наглядностью, а отнюдь не абстрактно. Начнем мы с самых простых примеров из механики, но это, разумеется, не означает, что картина мира, которую я намерен представить читателю, окажется механистической. Язык, к примеру, также содержит множество понятий, «заимствованных» из механики. Вдумайтесь, скажем, в слово «равновесие». Перед вашим мысленным взором, скорее всего, предстанут весы, на обеих чашах которых лежат некие предметы одинакового веса, — именно таков изначальный смысл этого слова. Весы неподвижны и уравновешены, т. е. находятся в равновесии. И если то же слово используется для описания душевного равновесия, никому, очевидно, не придет в голову заявить, что наши представления о духовной жизни человека механистичны. Хотелось бы, чтобы читатель вспоминал этот пример как можно чаще: ведь в книге рассматриваются не только структуры, существующие в материальном мире, но также и те, что относятся к миру идей — например к процессам, протекающим в экономике или культуре.

Физика имеет полное право считаться основой естествознания, ведь предметом ее изучения является материя, а так как весь окружающий нас мир материален, то и подчинен он законам, открытым физиками. Однако подобное представление о физике существовало отнюдь не всегда — по крайней мере, среди биологов. Приверженцы витализма выдвигали свою точку зрения: они считали, что всем живым существам свойственна присущая только им совершенно особая жизненная сила. Сегодня, после того как химические процессы удалось описать в терминах физических теорий (касающихся природы химических связей и строения атома), уже едва ли найдутся люди, сомневающиеся в том, что ту же операцию возможно проделать и с процессами биологическими. Подчеркнем — в принципе, так как за этой, на первый взгляд, простой фразой скрывается, как мы позднее увидим, целый комплекс весьма непростых проблем.

Остановимся пока на прежнем — довольно, надо сказать, наивном — утверждении о применимости физических законов к биологии. Еще несколько лет назад, принимая всерьез тезис о том, что биология непосредственно сводима к физике, можно было очень быстро запутаться в возникающих при этом противоречиях. Тогда любой физик на вопрос о том, согласуется ли идея самозарождающейся жизни с основополагающими законами физики, должен был бы честнейшим образом ответить «нет». Почему? Да потому, что основной закон физики — а точнее, термодинамики — гласит, что наш мир последовательно и неумолимо оказывается во власти хаоса: все упорядоченные функциональные процессы должны в конце концов прекратиться, а все порядки — нарушиться и распасться.

Единственный выход из этого тупика многим (и среди них немало компетентных физиков) виделся в том, чтобы рассматривать возникновение в природе упорядоченных структур и состояний как некую грандиозную флуктуацию, вероятность которой, согласно теории, настолько ничтожна, что такой флуктуации и случиться-то не должно было. Идея была поистине абсурдной, однако — как тогда казалось — в рамках так называемой статистической физики единственно приемлемой.

Почему физики столь твердо верили в разрастающийся хаос, будет подробно рассказано в главе 2. Мы увидим, что именно физика и создала первую лазейку, ход для отступления от строгих законов, сделав исключение из правил для таких структур, как, например, кристаллы. Но кристаллы, как известно, не являются живыми существами — они принадлежат миру неживой природы, а происходящие в них процессы не имеют ничего общего с процессами жизнедеятельности. Таким образом, утверждая, что биологические процессы основаны на физических законах, но само возникновение жизни противоречит основополагающим физическим законам, физика зашла в тупик. Выбраться из заколдованного круга помог счастливый случай. Обнаружилось, что у физиков имеется в распоряжении превосходная модель процесса образования до некоторой степени «живого» упорядочения материи, причем возникающий при этом порядок строго соответствует всем физическим законам и — более того! — оказывается возможен исключительно благодаря существованию этих законов. Речь идет о лазере — новом типе источника света, ставшем в последнее время широко известным. Этот пример демонстрирует возможность самоорганизации в неживой материи и возникновения в результате вполне рациональных процессов. Здесь мы сталкиваемся с совершенно замечательной закономерностью, которая красной нитью проходит по всему, что связано с феноменом самоорганизации.

Отдельные элементы системы организуются, словно управляемые невидимой рукой, с другой же стороны, системы, взаимодействуя друг с другом, непрерывно создают эту невидимую руку (рис. 1.4). Назовем такую организующую невидимую руку «организатором». Однако, похоже, мы снова попали в замкнутый круг?