Георгий Рузавин - Методология научного познания [Учебное пособие для вузов]

Третьим примером может служить самоорганизация, которая происходит в процессе лазерного излучения, который впервые подробно исследовал Г. Хакен. О нем шла речь также в главе 9. В этом случае когерентное движение атомов газового лазера достигается посредством электрического разряда, под воздействием которого возбужденные атомы начинают испускать фотоны. Когда критическая точка будет достигнута, лазер начнет излучать мощный цуг электромагнитных волн с высокой энергией.

Все эти примеры можно описать с помощью единой схемы. Любая открытая система, взаимодействуя с окружающей средой, испытывает определенные флуктуации. Под воздействием энергии или вещества, поступающих извне, эти флуктуации усиливаются и начинают «расшатывать» старые связи между элементами или компонентами системы. Возникает неустойчивость, которая со временем усиливается, и когда она достигает определенного критического значения, система резко меняет свое макроскопическое состояние. Между ее элементами возникает новое взаимодействие, и они начинают двигаться когерентно, или согласованно, образуя кооперативные процессы. Хакен, как мы видели, самоорганизацию связывает именно с кооперативными процессами, а Пригожин — с возникновением диссипативных структур.

Основная идея, выдвигаемая синергетикой, заключается, таким образом, в том, что сложные системы качественно меняют свое макроскопическое состояние в результате изменений, происходящих на микроуровне. Последние изменения можно рассматривать как количественные, описываемые управляющим параметром системы. При критическом значении этого параметра система переходит в новое макроскопическое состояние. Установить связь между невидимыми количественными изменениями на микроуровне и видимыми качественными изменениями на макроуровне, как и определить критическое значение управляющего параметра из чисто абстрактных, теоретических соображений не представляется возможным. Поэтому здесь прибегают к конкретному исследованию сложноорганизованных систем с помощью наблюдений или экспериментов. В опыте Бенара управляющим параметром является градиент температуры подогреваемой жидкости, в реакции Белоусова-Жаботинского — концентрация химических веществ, в лазере — напряженность электромагнитного поля внутри него. Изменяя управляющий параметр, можно достичь критического значения, когда система резко и спонтанно переходит в качественно новое состояние. Поэтому анализ поведения системы при переходе от прежнего состояния к новому состоянию в критической точке имеет решающее значение для понимания процесса самоорганизации.

1. Именно здесь ясно прослеживается взаимосвязь между случайностью и необходимостью в процессе самоорганизации системы. Флуктуации, представляющие собой случайные отклонения от равновесия в ходе взаимодействия со средой и возрастания неравновесности системы, постепенно усиливаются, пока не достигнут определенной критической точки, в которой и происходит превращение случайных изменений в детерминированное, необходимое движение системы. Однако какое направление дальнейшего движения вблизи критической точки выберет при этом система, зависит, в свою очередь, от ряда случайных обстоятельств. Используя заимствованный из математики термин бифуркации, можно сказать, что в зависимости от таких сложившихся случайных обстоятельств система может выбрать по крайней мере два возможных направления будущего развития, хотя их может быть и больше.

2. В процессе постепенного изменения состояний на микроуровне обычно возникает множество различных конфигураций состояний, и их будет тем больше, чем большее число компонентов содержит система. Но все такие конфигурации управляются параметрами порядка.

Этот принцип управления или подчинения параметрам порядка, который впервые четко сформулировал Хакен [138] Хакен Г. Основные понятия синергетики // Синергетическая парадигма. — М., 2000. — С. 29. , он сравнивает с действиями кукловода: «В определенном смысле параметры порядка действуют как кукловоды, заставляющие марионеток двигаться. Однако между наивным представлением о параметрах порядка как о кукловодах и тем, что происходит в действительности, имеется одно важное различие. Оказывается, что, совершая коллективное действие, индивидуальные части системы, или „куклы“, сами воздействуют на параметры порядка, т. е. на „кукловодов“» [139] Хакен Г. Указ раб. С. 37. .

Принцип подчинения параметрам порядка играет важнейшую роль в понимании процессов самоорганизации. В каждом таком процессе параметров порядка существует сравнительно немного, в то время как система может состоять из большого числа компонентов, которые могут создавать огромное количество состояний. Это значительно облегчает анализ самоорганизующихся процессов и проливает дополнительный свет на понимание категории причинности в современном научном познании. Если традиционное понимание линейной причинности предполагает, что только причина вызывает или порождает действие, то процессы самоорганизации ясно показывают, что действия также могут оказывать влияние на породившую их причину или причины. Действительно, поведение компонентов системы подчиняется и управляется параметрами порядка, но в то же время сами параметры порядка появляются в результате взаимодействия компонентов системы. Так возникает представление о циклической причинности, включающее признание обратного влияния действия на породившую его причину. Хотя в диалектической философии такая взаимосвязь в абстрактном виде и признавалась, но конкретные ее механизмы сколь-нибудь подробно не рассматривались.

3. Существенная особенность самоорганизующихся процессов и систем заключается в нелинейном характере взаимодействия между элементами системы, что математически может быть выражено дифференциальными уравнениями степени выше первой, откуда и происходит название таких систем — нелинейные.

4. Если в классическом естествознании хаос играл чисто негативную роль, являясь символом дезорганизации и разрушения порядка, то в синергетике он выступает в качестве конструктивного фактора. С одной стороны, из хаоса или беспорядка возникает порядок, а с другой — сам хаос представляет собой весьма сложную форму упорядоченности.

5. В синергетике становится возможным говорить о категории времени, отображающем реальные процессы изменения систем не только в направлении их дезорганизации и разрушения, но и самоорганизации и становления. Классическая термодинамика, как мы видели, хотя и ввела понятие необратимости и «стрелы» времени, но эта «стрела» была направлена в сторону увеличения энтропии системы, а тем самым возрастания в ней беспорядка. Однако такое понимание времени не согласуется как с представлениями здравого смысла, так и теориями биологической эволюции и социального развития. В этом отношении особого внимания заслуживает позиция Пригожина. Еще со студенческих лет он поставил своей целью переосмыслить представления о времени, господствовавшие не только в классической физике, но и в современной квантовой механике и теории относительности.