Герман Хакен - Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Рис. 1.4. Этот рисунок М.Эшера, изображающий две руки, рисующие одна другую, — иллюстрация фундаментальной проблемы самоорганизации: параметр порядка (одна рука) обуславливает поведение отдельных элементов (другая рука), но при этом его собственное поведение определяется поведением этих самых элементов

Наш «организатор», по сути, является результатом взаимодействия отдельных элементов системы, однако он же и руководит поведением этих отдельных элементов. Напоминает древнюю задачку: что было раньше — курица или яйцо? (О петухе почему-то даже не вспоминают.)

На языке синергетики происходящее описывается следующим образом: параметр порядка подчиняет себе элементы системы. Параметр порядка похож на мастера-кукольника, управляющего марионетками: он заставляет их танцевать, но и они, в свою очередь, имеют над ним власть и оказываются способны им управлять. В дальнейшем мы убедимся, что принцип подчинения играет в синергетике центральную роль. Однако уже сейчас хотелось бы подчеркнуть, что термин «принцип подчинения» не несет в себе абсолютно никакой эмоциональной нагрузки, и его следует воспринимать совершенно нейтрально. Принцип этот выражает лишь определенный тип взаимосвязи и не имеет ничего общего с подчинением или порабощением в этическом смысле. Так, например, можно сказать, что представители какого-нибудь народа подчинены своему национальному языку.

Исследуя различные явления сначала в физике, затем в химии и, наконец, в биологии с точки зрения, предполагающей существование принципа подчинения и параметра порядка, я снова и снова сталкивался со следующей закономерностью: процессы образования структур всегда протекают в определенном направлении, однако вовсе не в том, какое предсказывает термодинамика, и отнюдь не в сторону увеличения «разупорядоченности». Напротив: элементы системы, прежде неорганизованные, приходят в состояние определенного порядка, и порядок этот подчиняет себе их поведение.

В дальнейшем мы увидим, что та неизбежность, с которой из хаоса возникает порядок, ничуть не зависит от материального субстрата, ставшего сценой для наблюдаемого процесса. В этом смысле лазер ведет себя совершенно так же, как и облачная формация или группа клеток. Очевидно, мы имеем здесь дело с проявлением одного и того же феномена. Есть все основания предполагать, что эта же закономерность действительна и в нематериальной сфере.

В качестве примера обратимся к социологии: поведение целых групп людей оказывается вдруг подчиненным некоей новой идее, будь то свежее веяние в моде, новое духовное течение в культурной жизни, новое направление в живописи или же новый литературный стиль.

Очевидно, что, исследуя эти закономерности, мы вполне можем приблизиться к разгадке многих тайн Природы. Как, к примеру, удается Природе создание все более и более сложных видов живых существ? Как удается некоторым из этих видов победить в борьбе за существование и вытеснить другие виды? И с другой стороны: каким образом, несмотря на жесточайшую конкуренцию, различным видам все же удается выжить и даже больше: самим своим существованием стабилизировать существование другого вида? Рассматривая в этом свете выглядевшие прежде разрозненными феномены, мы начинаем воспринимать их как примеры проявления единой закономерности. То, что до сих пор казалось загадочным, необъяснимым или даже парадоксальным, вдруг становится совершенно ясным. Мы обнаруживаем, что коллективное поведение множества отдельных индивидуумов (будь это атомы, молекулы, клетки, животные или люди) и, в конечном счете, их собственная судьба определяется ими же самими в ходе их взаимодействия друг с другом: через конкуренцию, с одной стороны, и кооперацию — с другой. Правда, при этом они часто выступают не столько в роли ведущих, сколько ведомых.

В этом смысле синергетику можно рассматривать как науку о коллективном поведении, организованном и самоорганизованном, причем поведение это подчинено общим законам. Когда какая-нибудь наука заявляет об универсальности своих законов, это тотчас же вызывает весьма важные последствия. Синергетика опирается на очень разные дисциплины, среди которых не только физика, химия и биология, но также социология и экономика; можно поэтому ожидать, что открытые и описанные синергетикой закономерности уже так или иначе будут представлены в различных областях науки, и у нас появится возможность увидеть возникновение в свете синергетики новой, единой картины мира, составленной, подобно мозаике, из множества отдельных, собранных наукой фактов.

Не следует забывать и о другом следствии нашего заявления. Из истории науки хорошо известно, насколько опрометчиво рассматривать законы как универсальные. Часто случается так, что законы природы, открытые и доказанные в одной области науки, в рамках дальнейших исследований и при применении в других дисциплинах оказываются весьма приблизительными или даже совсем утрачивают свой смысл: так, например, ньютоновская механика является лишь приближением к механике теории относительности Эйнштейна. Классическая механика, описывающая движение макроскопических тел, при переходе в микроскопический мир должна уступить место квантовой механике. В этом смысле и синергетика — в силу того что ее область применения значительно шире — приходит на смену термодинамике. С другой стороны, и сама синергетика может иметь ограничения. Чтобы пояснить это, необходимо четко отделить те результаты, которые синергетика на данный момент уже получила, от ее конечной цели — открытия закономерностей, лежащих в основе самоорганизации систем, изучаемых различными науками. Синергетике уже удалось обнаружить некоторые общие закономерности такого рода, исследуя самые интересные случаи возникновения в природе структур или радикального изменения состояния макроскопических систем. Но что в данном случае означают слова «радикальный» и «макроскопический»? Вместо долгих объяснений используем примеры, которые помогут читателю составить об этих понятиях недвусмысленное представление. В примерах у нас нет недостатка, и я надеюсь, они введут читателя в курс дела, одновременно познакомив его и с основами синергетического подхода, и с его результатами.

Все жизненные процессы, начиная с внутриклеточных и заканчивая теми, что происходят в человеческом обществе, неизменно связаны и даже переплетены друг с другом, причем все участвующие в этих процессах элементы прямо или опосредованно взаимодействуют между собой. Таким образом, мы постоянно имеем дело с чрезвычайно сложными, комплексными системами. Увеличивающаяся плотность населения и использование передовых технологий приводят к тому, что сложность окружающего нас мира безостановочно возрастает, а вместе с этим возрастает и необходимость понять, от чего зависит поведение комплексных систем. Книга, которую вы читаете, посвящена синергетике — науке, дающей ключ к такому пониманию. Комплексная система похожа на толстую книгу: чтобы по-настоящему понять ее, полностью проникнуть в ее содержание, нужно прочесть эту книгу целиком. Но как быть, если времени на это не хватает? Тогда мы можем действовать по-разному: например, читать книгу выборочно или найти кого-то, кто сможет кратко изложить нам ее содержание. Но и здесь есть сложность: каким образом будет отобран материал для этой выборки или изложения? Ведь подходы к такому делу могут быть очень разными. Для кого-то в книге важнее всего любовная интрига, другого заинтересует представленная там социальная среда. И наконец, саму книгу ведь тоже можно описать одним или несколькими определениями типа «исторический роман» или «детектив».