Понятие и содержание теории синергетики

Классическая физика рассматривала физические явления, процессы, законы в изолированных системах. Даже там, где специально не вводится понятие изолированная система, в действительности оно интуитивно используется и имплицитно присутствует при выводе тех уравнений, которые отображают соответствующие физические законы.

В термодинамике ее законы формулируются именно для таких изолированных систем. Только в такой системе действует закон сохранения энергии и закон возрастания энтропии. Но в действительности все реальные физические системы являются в той или иной степени открытыми, они обмениваются со средой веществом, энергией и информацией. Поэтому всегда возникает проблема, в какой степени законы, сформулированные для изолированных систем, можно применять при изучении открытых систем.

Не только физические системы являются открытыми, такими же в сущности являются все те системы, которые существуют в окружающем мире безотносительно к их природе.

Особенное значение приобрело изучение функционирования биологических систем с точки зрения физических законов. Но для биологических систем их открытость имеет принципиальное значение. Если, изучая физические системы, мы часто с хорошим приближением можем использовать идеализацию изолированной системы, то для биологических систем это невозможно. Всякий биологический организм, так же, как и совокупность таких организмов, функционирует во взаимодействии со средой. Таким образом, в системе естествознания возникает разрыв между законами физической реальности с одной стороны, и законами функционирования живых организмов с другой.

Естествознание в своей истории постоянно стремилось построить единую картину природы, найти единство в многообразии природных явлений. В том числе объединить физическую реальность и живую природу. Если вначале доминировала тенденция сводить закономерности, действующие в живой природе, к физическим закономерностям, то с развитием системы биологических наук была поставлена задача при описании самой физической реальности найти способ связи между неорганической и органической природой.

Но для этого необходимо было применить теорию, построенную для изолированных систем, к открытым системам. Оказалось, что это возможно. Так, например, был поставлен вопрос, как действует закон возрастания энтропии в открытых системах. Оказалось, что если открытая система приближается к устойчивому состоянию, то скорость возрастания энтропии в ней минимальна. Если мы рассматриваем энтропию как хаос в движении молекул, то тем самым ставится вопрос о характере организации физической реальности. Более того, закон возрастания энтропии утверждает, что в изолированных системах происходит разрушение организации, идет процесс дезорганизации системы. Между тем известно, что в органическом мире согласно теории эволюции, действует прямо противоположная тенденция, то есть происходит усложнение систем, возрастание порядка в них, возникновение все более сложных систем.

Еще в античной философии была развита концепция, согласно которой происходит возникновение порядка из хаоса. Этот процесс основывается на сохранении наиболее устойчивых и целесообразных форм организаций. При этом закон движения от хаоса к порядку формулировался как универсальный закон природы, действующий на всех уровнях организации.

Одним из первых способов связать неорганическую и органическую природу был метод выведения законов органической природы из законов неорганической, который состоял в решении проблемы возникновения жизни из неорганической природы. Хотя в общей форме эта задача казалась вполне разрешимой, но количественный и качественный анализ с использованием математических моделей обнаружил существование на этом пути таких трудностей, что задача стала представляться неразрешимой. Дело в том, что возникновение сложных форм организации из хаоса путем отбора требует такого громадного количества того материала, из которого осуществляется отбор, что для этого не хватило бы ни времени существования Вселенной, ни того вещества и энергии, из которого она состоит. Поэтому казалось более естественным поставить вопрос о том, каковы принципы организации систем неорганической природы. Ведь об этой организации наука говорила очень мало. И вместо того, чтобы рассматривать проблему возникновения организации в неорганической природе, основное внимание уделялось прямо противоположному, а именно, как разрушаются сложные организованные структуры.

Выяснить, как возникают сложные организованные формы в неорганической природе, — это предмет нового направления исследований, которое получило название синергетика. В некотором смысле можно считать, что синергетика представляет собой одно из направлений современной физики. Но та задача, которую стремится решить синергетика, прямо противоположна традиционной постановке проблемы, характерной для второго начала термодинамики.

Синергетика стремится показать, как из хаоса возникают многообразные формы сложноорганизованной физической реальности. Тем самым перебрасывается как бы мостик между физикой и биологией. Ведь проблема сложноорганизованных развивающихся систем — это центральная проблема биологии, в частности теории биологической эволюции. Как раз в этой теории и показывается, как из более простых форм возникают все более сложные, каким образом возникает необходимость направленности изменений от простых ко все более и более сложным, от одноклеточных к многоклеточным и, наконец, к высшим представителям флоры и фауны. Синергетика для физических процессов ставит и решает аналогичную задачу. Ведь хаос — это простейшее состояние физической системы, и выяснить, каким образом хаос порождает порядок, — то и значит исследовать вопрос о возникновении сложного из простого, выявить закон неорганической эволюции или законы эволюции физической реальности.

Как уже отмечалось, научное знание вообще стремится к саморефлексии, то есть оно делает само себя предметом своего исследования. Вначале эту роль в основном выполняет философское знание, а затем, когда методы самого частнонаучного знания достигают достаточно высокого уровня развития, частные науки пытаются применить свои собственные методы к познанию науки в целом. При этом возникают такие направления развития науки, которые стремятся найти нечто общее, связывающее качественно различные области природы. Такую задачу всегда ставила и пыталась решить философия. Это в какой-то мере осуществляла кибернетика. В системном подходе ставилась аналогичная задача по отношению к методологии научного познания. Однако во всех этих подходах делались попытки лишь найти то общее, что равным образом характеризует законы функционирования в качественно различных областях природы и на разных уровнях ее организации. Второй, столь же универсальный метод, связан с редукционизмом, когда одна форма бытия природных явлений рассматривалась как основная, универсальная, а все другие лишь как формы ее бытия, как разнообразные ее проявления.