Текст книги "Синергетика как феномен постнеклассической науки"

Автор книги: Владимир Аршинов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 16 страниц)

2.7 Общая теория систем и синергетика: пример контакта, который не состоялся

В перечне предшественников синергетики в качестве претендента на роль междисциплинарной методологии помимо кибернетики обычно упоминается и общая теория систем. Имеет смысл остановиться на этом подробнее. На тему системности, системного подхода, общей теории систем написаны буквально горы книг и статей, многие из которых теперь представляют чисто исторический интерес. И все же надежда на синергетическое переоткрытие здесь есть. В конце концов никто не оспаривал утверждений, согласно которым специфика системного подхода наиболее отчетливо проявляется в контексте комплексных научно-технических проблем, связанных с познанием, конструированием и управлением сложноорганизованными эволюционирующими системами. В естествознании с такими системами имеют дело биология, экология, информатика, науки о земле, а также физика. Но это стало ясно после возникновения синергетики. Именно в лице синергетики физика становится наукой о познании сложноорганизованных систем. Причем это утверждение справедливо не только в отношении каких-то отдельных областей физики или ее приложений. Оно справедливо в отношении физики в целом, воссоздающей познаваемый ею мир в лейбницевском облике динамически сложных автопоэтических единств, когерентно связанных процессов. Эта тенденция видеть в познаваемых системах сложноорганизованные эволюционирующие миры отчетливо выражена в современной космологии, активно использующей для построения своих моделей весь арсенал фундаментальных теорий и методов современной физики. Примером здесь может служить возникшая одновременно с синергетикой физика черных дыр, которая опирается, с одной стороны, на развитие таких новейших методов наблюдения, как рентгеновская и гамма-астрономия, а с другой стороны – на систему теорий классической и квантовой физики, в том числе на общую теорию относительности (ОТО), квантовую теорию поля и термодинамику. Исследования всей совокупности явлений, связанных со свойствами таких миров, как черные дыры, носят отчетливо выраженный междисциплинарный характер. И все же коммуникативный контакт системных исследований и физики в явном виде не состоялся.

Системные теоретики, как правило, избегают предлагать свои услуги в качестве экспертов по вопросам методологии физики. Аналогичным образом, физики также предпочитают не выступать с оценками перспектив общей теории систем и системного подхода. Отсутствие выраженного интереса у физиков и системных теоретиков к проблематике друг друга отразилось и в философско-методологической литературе, где вопросам взаимоотношений физики и системных исследований уделялось мало внимания.

Это обстоятельство ранее пытались объяснить, утверждая, что физика все еще слишком механистична, редукционистски ориентирована, не ассимилировала полностью основные системные установки на синтетическое воспроизведение картины исследуемой ей реальности и т.д. Отсюда следовал вывод, что в развитии системных исследований «нельзя ожидать помощи от традиций физических наук».

При этом под «традициями физических наук» авторы цитированного высказывания имеют в виду не только опыт классической физики, но и физики современной, т.е. опыт всей физики в целом. Не отрицая, что «физики (это типично для прикладной физики) все в большей степени начинают заниматься исследованием сложных систем, необходимых для развития современной техники», они тем не менее считают нужным подчеркнуть, что физика ориентируется на исследование простых объектов. Достигается эта простота путем декомпозиции исследуемых физикой систем на элементарные компоненты, изучаемые изолированно в контексте определенной контролируемой экспериментальной ситуации. В приверженности физики этой методологии и заключается основной секрет ее прогресса. Но одновременно с этим отсюда же вытекает и скептическая оценка значения методологического опыта физики для развития системных идей. [188,189]

Что же касается обратного влияния системных представлений на физику, то здесь ответ вполне очевиден: влияние это будет возрастать по мере того, как в физике будет и далее развиваться уже начавшийся в ней процесс трансформации объектов ее познания в сложноорганизованные системы.

Конечно, в наши дни, в эпоху синергетики и постнеклассической науки, системный скептицизм в отношении традиций физики представляет собой некое «остаточное явление», гистерезисную задержку в переключении познавательного гештальта, уходящего своими корнями в историю зарождения системных идей, формировавшихся под противоречивым и сложным воздействием разных течений научной и философской мысли.

Не останавливаясь подробно на вопросах истории развития системных идей, рассмотрим кратко лишь одну из линий этого развития, связанную с именем Л. фон Берталанфи и его проектом построения общей теории систем (ОТС), также претендовавшим на компромисс между механицизмом и органицизмом.

2.8 Теория систем и интеграция знания

Как известно, Л. фон Берталанфи рассматривал ОТС в качестве программы широкого междисциплинарного синтеза научного знания, трактуя ее как новую науку о целостности, онтология и методология которой ориентируются на восходящий к Аристотелю «организмический принцип», обычно выражаемый в краткой формуле: «целое – больше суммы своих частей».

Руководствуясь этим принципом, Берталанфи первоначально полагал, что ОТС не должна базироваться на внутридисциплинарной методологии частных наук; ее методы должны с самого начала иметь междисциплинарный характер и соответствовать ее предметной области; специфика же последней опять-таки заключалась в том, что ее нельзя было определить как простую сумму предметных областей частных наук.

Не последнюю роль в данном случае сыграло и то обстоятельство, что ОТС противостояла программе логических позитивистов о единстве науки на основе общего для всех языка наблюдения. И хотя у логических позитивистов не было полного единства взглядов относительно этого языка и его исходных терминов, они всегда подчеркивали, что их программа единства научного знания является лишь логической реконструкцией методов точного математического естествознания, т.е. прежде всего физики, а потому она является строго научной и не содержит в себе ни грама метафизики.

Однако, осознав невозможность осмысленной междисциплинарной коммуникации на основе «общего для всех» языка наблюдения, приверженцы ОТС заняли контрпродуктивную позицию отрицания редукционизма и позитивного физикализма, одновременно отождествив методологию физического познания с той ее логико-лингвистической моделью, которую предлагали позивитисты.

Это не удивительно, поскольку логический позитивизм в те годы переживал эпоху своего расцвета, претендуя на единственно адекватную роль истолкователя нового, неклассического, этапа развития теоретической физики. При этом логические позитивисты стремились продемонстрировать близость своих концепций взглядам А.Эйнштейна, Н.Бора, В.Гейзенберга и других выдающихся физиков. Их деятельность способствовала тому, что в глазах ряда представителей других дисциплин новая физика XX-го столетия по-прежнему воспринималась как механически ориентированная наука, с жесткой редукционистской установкой на поиск изначальных «кирпичиков» мироздания. Коммуникативным дополнением этого образа была доктрина логического атомизма. Но это был неудачный посредник в отношениях ОТС и физики, что и стало одной из причин того, что диалог ОТС и физики так и не состоялся.

Отождествление позитивистского образа физики с ней самой способствовало сохранению скептицизма в оценках междисциплинарной роли методологии физики и значения ее для программы ОТС. Физика, опирающаяся на диалог математики и эксперимента, оказалась ненаблюдаемой со стороны. А позитивистский ее образ не мог служить общей основой для продуктивной коммуникации в контексте «органической онтологии мира». Л.Берталанфи в качестве образца и прообраза идеи органической целостности избрал биологию, на материале которой и была построена его модель «открытых систем», чье значение для синергетики неоспоримо.

В итоге в программе ОТС, особенно на ранних этапах ее формирования в противоречии с ее замыслом, преобладал не интегративный, а скорее сепаратистский стиль мышления. В частности, это выразилось в недооценке значимости физико-математических методов для концептуального развития ОТС, что закрывало ей возможность конструктивно реализовать свою основную цель – быть посредствующим звеном, средством коммуникации, инструментом компромисса в конфликте между органицизмом и механицизмом, служившим серьезным препятствием для реализации «третьих путей» в научном познании.

Конечно, поиски третьих путей были характерны не только для системного движения. Уже говорилось о философии гештальта, деятельно-процессуальном подходе, личностном знании. Интегративные тенденции науки были стимулированы возникновением новых острых глобальных проблем, связанных с социально-экономическим развитием, критическим ростом народонаселения, экологией. Сформировалась новая область исследований, объединенная общей задачей изучения системы «человек – окружающая среда».

Эта задача потребовала совместных координированных усилий биологов, экологов, географов, климатологов, экономистов, психологов, философов, правоведов, а также математиков, физиков, инженеров, т.е. представителей как естественных, так и гуманитарных наук. Такая координация предъявляет новые требования к качеству междисциплинарной коммуникации, к взаимопониманию ученых разных дисциплин.

Общая задача преодоления трудностей концептуальной коммуникации традиционно возлагалась, с одной стороны, на философию, а с другой – на математику, выполнявших свои коммуникативные функции. При этом сфера коммуникативной деятельности математики ограничивалась преимущественно естественными науками, главным образом, физикой и астрономией, за пределами которых влияние ее языка было ограниченным.

Коммуникативное действие философии является более универсальным, оказывая воздействие на науки, имеющие разные теоретические перспективы – ориентированные как непосредственно на человека, так и на внешнюю по отношению к нему среду. Эти коммуникативные функции математики и философии можно интерпретировать как составные части общего механизма регуляции процесса развития научного знания, обеспечивающего его динамическую устойчивость в процессе роста. Эта устойчивость определяется многими факторами, которых я здесь касаться не буду, а лишь отмечу, что среди них весьма важное значение имеет поддержание оптимального соотношения между процессами дифференциации и унификации используемых в науке языков, нарушение которого оказывает отрицательное воздействие на общий процесс развития научного знания. Таким образом, проблема сохранения динамического гомеостаза касается не только задач глобальной экологии, но и процесса развития самой науки как лингвистическо-перцептивной коммуникации. При этом для современного ее этапа характерен сдвиг в сторону дифференциации используемых языков, что в свою очередь порождает потребность в более сложной и многоуровневой системе интеграции знания, чем та, которая ранее обеспечивалась в основном усилиями философии и математики. Это требование вытекает из двух внутренне связанных между собой задач обеспечения гармонического, сбалансированного развития как в системе научного знания, так и в системе «человек – среда».

2.9 Системный анализ и интеграция физического знания

Отметим, что изучение опыта математизации физики в рамках системного подхода должно принимать во внимание его коммуникативную природу как опыта реализации диалога математики и эксперимента. Короче говоря, системный подход должен применяться ко всем коммуникативным средствам физического познания в его историческом развитии.

С этой точки зрения основной недостаток ранних программ ОТС состоял в том, что они не принимали во внимание системно-коммуникативную организацию концептуальной структуры физики в целом, взятую в состоянии ее динамического развития, рассматривая проблему интеграции знания только как междисциплинарную. При этом, как отмечает П.Кос, упускалось из виду, что проблема эта вовсе не исчезнет и внутри отдельных дисциплин, в том числе и в такой наиболее развитой, как физика, в рамках которой были созданы весьма эффективные способы ее решения. [202]

В этой связи особый интерес представляет принцип соответствия, сформулированный Н.Бором в процессе создания квантовой механики, и являющийся в настоящее время одним из важнейших принципов современной теоретической физики. Согласно этому принципу новая теория, описывающая более широкий круг явлений, чем предшествующая ей старая, не упраздняет последнюю, а лишь ограничивает область ее применимости. Там же, где области применимости старой и новой теорий совпадают, их предсказания должны находиться в асимптотическом соответствии друг с другом.

Принцип соответствия имеет важное коммуникативное значение в структуре физического знания, выступая в качестве исторического принципа, интегрирующего знание во времени в целостную многоуровневую систему теорий и моделей. Причем принцип соответствия действует не только в направлении «от настоящего к прошлому», но и от «настоящего к будущему», являясь основанием для самых разных физических экстраполяций.

В использовании эвристических возможностей, заложенных в принципе соответствия, в его различных конкретных вариантах, заключается один из секретов эффективности процесса теоретизации в физике, самые абстрактные концептуальные конструкции которой всегда строятся в коммуникации с системой предшествующих моделей, уже так или иначе апробированных в исследовательской практике либо путем непосредственного сопоставления с экспериментом, либо во взаимосвязи с другими фрагментами физического знания, достоверность которых считается надежно установленной.

Обсуждая проблему средств коммуникации между различными теоретическими системами, уровнями репрезентации знания, нельзя не упомянуть об особой связующей функции статистической механики, которую та выполняет по отношению ко всей физике в целом. Следует специально подчеркнуть, что речь идет именно о связующей, а не редукционистской функции, поскольку статистическая механика вовсе не редуцирует уровень феноменологической термодинамики к уровню микроскопического описания, как это иногда ошибочно полагают. [266] Статистическая механика является инструментом соотнесения двух относительно автономных уровней описания физической системы – микроскопического и макроскопического. Данное обстоятельство имеет принципиальное значение не только для понимания принципов репрезентации физического знания, его динамики, но и для понимания возможностей его междисциплинарной коммуникации, в полной мере раскрывающейся, однако, только в синергетике. Опуская технические детали, прежде всего кратко поясним саму идею уровня репрезентации знания в физике в том виде, как она возникает в рамках статистического подхода: во-первых, вводится понятие фундаментальной микроскопической динамики поведения физической системы, описываемой в терминах динамических переменных {x1…xN}, которыми могут быть не только координаты и импульсы, но и волновые функции, полевые операторы, элементы S-матрицы. Далее в рассмотрение вводятся макропеременные {у1…уS}, такие, что S <=N и yI=fi( ...xi). Характер этих соотношений конкретизируется в разных формах, в зависимости от специфики физической ситуации. В чисто символическом виде оно может быть представлено как отображение {x}—>{y}. Описание физической системы с помощью набора макропеременных уj будет в таком случае сокращенным, более простым по отношению к более детальному описанию, использующему совокупность микропеременных xi, и оно будет называться макроскопичским уровнем, или описанием в определенном макроскопическом масштабе, если оно относительно замкнуто и причинно. Последнее означает, что задание начальных условий на уровне макроописания достаточно для определения у переменных в более поздние промежутки времени. В этом пункте понятие «уровень описания» может быть связано с математической концепцией структурной устойчивости. Эта связь может быть установлена следующим образом: всякое экспериментирование включает в себя взаимодействие между исследователем и исследуемым им объектом, и это взаимодействие в принципе не может быть сделано пренебрежимо малым. В то же время, исследователь должен быть уверен, что произведя измерение над одним и тем же исследуемым объектом, он сможет соотнести их с расчетными данными, полученными с помощью имеющейся у него теоретической модели. Однако это важнейшее требование соответствия вычисляемого и измеряемого нарушается в случае, когда мы имеем дело с неустойчивыми системами, которые радикально меняют тип своего поведения в ответ на сколь угодное малое воздействие. Они оказываются неизмеряемыми в случае, если речь идет о неустойчивости физической системы, или невычисляемыми, если речь идет о неустойчивости ее концептуальной модели.

Таким образом, уровень описания системы для своего определения требует указания на конкретный операциональный базис. А это, вообще говоря, делает невозможным выявление, исходя только из микроописания системы и статистических методов, всех существующих в ней «скрытых» стабильностей. [208] Последние обнаруживаются, как правило, экспериментальным путем, как это было в случае термодинамики, где такие устойчивые характеристики системы, как температура, давление были известны заранее из опыта.

Из сказанного видно, что статистическая физика имеет первостепенное коммуникативное значение в процессе общего развития физического знания. Статистическая физика, соотнося уровни описания физических систем, оказывается мощным инструментом сжатия информации, повышения ее ценности, основой формирования так называемых «промежуточных» концепций и понятий, языков и диалектов, идеализаций и конвенций, которые создаются в физике в пространстве диалога математика-эксперимент. Примером таких концепций могут служить понятия квазичастицы, поверхности Ферми в физике твердого тела и целый ряд других моделей и образов, возникших в зоне контакта языков теории и эксперимента.

Существование в физике сети промежуточных концепций, «коммуникаторов», приближенных моделей и идеализаций долгое время не рассматривалось в методологии науки в качестве факта, который имеет принципиальное значение для понимания строения реального физического знания и динамики его развития. Считалось, что такого рода концепции являются, по существу, не более чем «строительными лесами» возводимого здания физики, и имеют, следовательно, чисто внешнее и временное к нему отношение.

Эта точка зрения довольно долго не вызывала особых возражений и у самих физиков. Редким исключением здесь является небольшая заметка В.А.Фока, написанная им в 1936г. и посвященная анализу принципиальной роли приближенных методов в физике. [154] В этой заметке указывалось, что в физике помимо обычного пути образования новых физических понятий в результате возникновения более общих теоретических систем, существует и иной путь, в известном смысле ему обратный. Это путь создания новых понятий, тесно связанный с разработкой приближенных методов решения поставленных теорией и экспериментом задач.

Позднее на это же обстоятельство обратил внимание Дж.А.Уилер в своем выступлении на юбилейном симпозиуме, посвященном 400-летию со дня рождения Галилея в 1964г. Отметив, что: «Чем больше мы накапливаем знаний в двух замечательных областях физики – ядерной физике и физике твердого тела, тем лучше мы понимаем, что существует целый ряд промежуточных концепций, которые мы развиваем на пути исследований», и что «только благодаря подобным концепциям оказывается возможным извлечь суть из огромного числа экспериментальных данных или расчетов волновых функций с помощью сколь угодно совершенных вычислительных машин», Уилер далее специально указал на междисциплинарное значение этого аспекта методологии физики.

Подобные мысли высказывались впоследствии и в более конкретном контексте «встречи физики и биологии». Так, в 1976г., заканчивая обзор идей и принципов квантовой физики твердого тела, М.И.Каганов и И.М.Лифшиц выражали убежденность, что несмотря на очевидные различия между кристаллом и живым веществом, «идеи и представления, возникающие при изучении квантовых свойств твердых тел найдут себе применение в физике живого».

Синергетика этот прогноз вполне оправдывает. Эта коммуникативно-деятельностная ориентация в физике находит свое выражение в сетевом многообразии взаимодополняющих друг друга систем представления знания, существенно повышающих коммуникативный потенциал ее междисциплинарного взаимодействия. И в этом взаимодействии формируется системы новых языков и их совместного синергетического использования.

По мнению Каганова и Лифшица, физика твердого тела может быть полезной в междисциплинарном контексте «не столько своими конкретными результатами, сколько примером создания новых понятий при переходе от одного уровня организации материи к другому».

Наконец, кратко остановимся на программе экологических исследований. Они важны с точки зрения синергетики, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, потому, что они междисциплинарны, и вопросы междисциплинарной коммуникации для них – это вопросы практики повседневной работы. И второе. В центре этих исследований, в их фокусе находится система «организм – окружающая среда». Или система «организм-организм». А в этой системе главной проблемой является проблема границы, проблема различения, прямо ведущая к проблеме наблюдателя и коммуникации. Тем самым, системно-экологическая проблематика становится предметно подобной проблемному полю гештальт-терапии. С другой стороны, она не просто заимствует опыт физического познания, но и коммуникативно реинтерпретирует его, выходя на его синергетическое измерение. Физика в этом плане предстает в виде растущей коммуникативной системы, сети узлов и отношений, содержащей наборы моделей и пакеты программ, упорядоченных по принципу гибкой иерархии, нижние этажи которой занимают модели классической физики эпохи Галилея и Ньютона. В этом своем качестве физика обретает свое историческое измерение как наука, современный аппарат исследования которой опирается на глубокие традиции, связанные в конечном счете со всем контекстом развития человеческой культуры в целом.