Реферат: Теориям самоорганизации - синергетика, теория изменений и теория катастроф
Впредыдущем параграфе понятие «система» рассматривалосьпреимущественно в своем статическом аспекте, который особенно подробно изученсистемным анализом. Тем не менее было бы ошибкой полагать, что в системноманализе исследована исключительно статика систем. В действительности он далбогатый материал, позволяющий сделать важные выводы относительнозакономерностей их развития. Эти вопросы отнесены во второй параграф с учетомтех специфических задач, которые ставят перед нами объект и логикаисследования, а также с учетом тех органических, родственных связей, которыепронизывают системный анализ и теории самоорганизации.
Воснове системного анализа лежит принцип системности, а в основе теорийсамоорганизации — принцип развития. Оба принципа взаимно дополняют друг друга ив действительности образуют единство, отражающееся в познании как единствотеорий самоорганизации и системных исследований, которое выражается в том, чтопервые основываются на методологии и теоретических выводах вторых. Обратныйпроцесс — ассимиляция общей теорией систем, системным анализом и системнымподходом методологических находок теорий самоорганизации — пока отстает, чтовполне объяснимо, поскольку эти дисциплины акцентируют свое внимание на разныхаспектах одних и тех же объектов — систем различных видов.
Ктеориям самоорганизации относятся синергетика, теория изменений и теориякатастроф. Синергетика, основные положения которой были сформулированыпрофессором Штутгартского университета Г. Хакеном, представляет собойэвристический метод исследования открытых самоорганизующихся систем,подверженных кооперативному эффекту, который сопровождается образованиемпространственных, временных или функциональных структур; или, кратко, процессовсамоорганизации систем различной природы (сноска 1). Синергетика возникла вответ на кризис исчерпавшего себя стереотипного, линейного мышления, основнымичертами которого являются (сноска 2): представление о хаосе как исключительнодеструктивном начале мира; рассмотрение случайности как второстепенного,побочного фактора; мир считается независимым от микрофлуктуаций (колебаний)нижележащих уровней бытия и космических влияний; взгляд на неравновесность инеустойчивость как на досадные неприятности, которые должны быть преодолены,т.к. играют негативную, разрушительную роль; процессы, происходящие в мире,являются обратимыми во времени, предсказуемыми и ретросказуемыми нанеограниченно большие промежутки времени; развитие линейно, поступательно,безальтернативно (а если альтернативы и есть, то они могут быть толькослучайными отклонениями от магистрального течения, подчинены ему и в конечномсчете поглощаются им); пройденное представляет исключительно историческийинтерес, а возвраты к старому, если они и есть, являются диалектическим снятиемпредыдущего уровня и имеют новую основу; мир связан жесткимипричинно-следственными связями; причинные цепи носят линейный характер, аследствие если и не тождественно причине, то пропорционально ей, т.е. чембольше вложено энергии, тем больше результат.
Тоесть фактически речь идет о механистической картине мира и механицизме какметоде, подходящем к миру как гигантскому механизму, а к отдельным объектам ипроцессам как деталям этого механизма. На неприменимость механицизма какуниверсальной модели мира указывали еще Д. Дидро и Ф. Шеллинг, в ХХ веке — С.Н.Булгаков и А. Раппопорт, критикуя ее с философской точки зрения.Естественнонаучная критика началась в ХIХ веке, когда термодинамика поставила подвопрос вневременной характер механистической картины мира, доказывая, что еслибы мир был гигантской машиной, то она неизбежно должна была бы остановиться,так как запас полезной энергии рано или поздно был бы исчерпан, но, несмотря наэто, механистическая парадигма остается до сих пор «точкой отсчета»,образуя центральное ядро науки в целом, не говоря уже о большинстве социальныхнаук, в особенности, экономике, которые еще находятся в полной ее власти (сноска3). Особенно неприемлемо в механицизме рассмотрение объекта как простой«суммы» его частей, что неизбежно ограничивает исследование уровнемподсистем, а это недостаточно для познания объекта. Кроме того,«механизмы», «машины», в качестве которых изучается объект,являются замкнутыми, закрытыми системами, находящимися в устойчивом,равновесном состоянии, а подобные системы составляют лишь небольшую часть мира.Большинство систем являются открытыми, как, например, биологические исоциальные, и редко находятся в устойчивом, равновесном состоянии, поэтомулюбые попытки понять их в пределах механистического мировоззрения обречены напровал (сноска 4).
Синергетика,как и другие теории самоорганизации, пытается восполнить «белыепятна», которые оставил после себя механицизм, главное среди которых — практически полное отсутствие обобщений, касающихся поведения открытых систем.Синергетика, изучая законы самоорганизации, самодезорганизации и самоуправлениясложных систем, дает то универсальное знание законов самоорганизации и развитиясистем, в котором давно назрела насущная потребность. Роль синергетики какновой научной картины мира и методологии исследования процессов движения системтем более велика, если учитывать ее синтетический, по существу, характер. Г.Хакен, выступая на первой в СССР конференции по синергетике, определил цели,которые она ставит перед собой, так: перегруженную огромным количеством деталейинформацию о системах различной природы, изучаемых современной наукой, необходимосжать, превратив в небольшое число законов или концепций, так как, по выражениюанглийского специалиста по кибернетике С. Бира, данные превратились в новейшуюразновидность загрязнения окружающей среды — их избыток породил информационныйголод (сноска 5). Появление концепций самоорганизации (синергетики, вчастности) можно рассматривать как новый важный этап эволюции науки,наступивший за суперспециализацией, несущий новые возможности диалога наук иновые подходы к их преподаванию.
Сходныес синергетикой задачи ставят перед собой системные исследования. В чем жезаключается различие между ними, что нового вносит синергетика? Помиморазличий, у синергетики (и других теорий самоорганизации) и системныхисследований есть и общее. Их объединяют принципы системности, развития,изоморфизма, типология систем. Как уже отмечалось выше, синергетика впитала всебя все значимые для исследования процессов самоорганизации теоретические иметодологические выводы системных исследований. Соотношение синергетики исистемных исследований показывает таблица 3.
Таблица 3. Соотношение системных исследований исинергетики
*Это объясняется тем, что на выводы системных исследований, особенно на раннемэтапе их развития, большой отпечаток наложило механистическое мировоззрение.
**Что отчасти, по крайней мере для системных исследований в СССР, объясняетсяжесткой идеологической привязанностью к выводам материалистической диалектики,которая источником движения называла противоречия внутри объекта, и только.
Параллельнос синергетическими исследованиями, но независимо от них в рамках Брюссельскойнаучной школы (сноска 6), вдохновителем которой является Илья Пригожин,развивалась теория изменений, обладающая большой эвристической силой.Специалисты по теории изменений разработали методологию и соответствующийпонятийный аппарат исследования процессов движения систем, в особенности фазы«скачка». Г. Хакен считает, что синергетика «шире»концепции И. Пригожина, поскольку она исследует явления, происходящие в точкенеустойчивости, и структуру (новую упорядоченность), которая возникает запорогом неустойчивости (сноска 7). Однако с другой стороны, в определенномсмысле более широким следует признать подход И. Пригожина, поскольку в егорамках рассматриваются как неравновесные, необратимые процессы, протекающие воткрытых системах, так и обратимые, имеющие место в закрытых системах. В целомсинергетика и теория изменений уже с трудом отделимы друг от друга, поскольку,будучи очень близки объектами и методами исследования, они впитали понятийныйаппарат друг друга. Это особенно характерно для синергетики, поэтому концепциюБрюссельской школы можно рассматривать как синергетическую. Синергетика итеория изменений составили фундамент концепций самоорганизации, на котором ужепостроены многие физические, химические, биологические теории.
Преждечем перейти к непосредственному рассмотрению самоорганизационных концепцийразвития, необходимо определиться в таких основных понятиях, как развитие,эволюция, рост, поскольку выработанная философией единая, общепринятая точказрения на них, к сожалению, в рамках системной теории и методологии нередкоигнорируется, что крайне затрудняет возможности оперирования ими.
Общепринятоеопределение понятия «развитие» звучит следующим образом. Развитиепредставляется необратимым, направленным, закономерным изменением материи исознания, их универсальным свойством; в результате развития возникает новоекачественное состояние объекта — его состава или структуры (сноска 8). На нашвзгляд, в данном определении есть нуждающиеся в существенной корректировкеположения. Во-первых, необратимыми являются процессы изменения открытых систем,и, хотя таковых большинство, все же существуют и закрытые системы, в которыхпроисходят обратимые изменения. Во-вторых, в результате развития изменяется нетолько структура системы, но и ее поведение, функционирование. В системных идаже некоторых синергетических определениях развития указанные недостаткиприсутствуют, а его достоинства нередко не реализуются.
Всемногообразие взглядов на развитие можно представить в виде четырех групп.Первая группа исследователей связывает развитие с реализацией новых целей,целенаправленностью изменений (сноска 9), но это не является необходимымусловием, а тем более атрибутом развития. Вторая рассматривает его как процессадаптации к окружающей среде (сноска 10), что также является лишь его условием- необходимым, но отнюдь не достаточным. Третья группа подменяет развитие егоисточником — противоречиями системы (сноска 11). Четвертая — отождествляетразвитие с одной из его линий — прогрессом, или усложнением систем (сноска 12),либо одной из его форм — эволюцией (сноска 13).
Отсутствиеадекватного определения развития в системных концепциях побуждает нас вновьобратиться к общепринятой трактовке, приняв во внимание ее недочеты. На нашвзгляд, под развитием следует понимать качественное изменение состава, связей(т.е. структуры) и функционирования системы, или, кратко, любое качественноеизменение системы.
Количественноеизменение состава и взаимосвязей системы выражает понятие «рост» иего темпы (следовательно, рост не следует отождествлять с развитием, чтохарактерно для многих экономистов (сноска 14)).
Развитиеможет идти как по линии прогресса, так и регресса, и выражаться в эволюционнойили революционной форме (сноска 15).
Революцияв теориях самоорганизации получила название скачка, фазового перехода иликатастрофы. Трудно согласиться с распространенной точкой зрения насчет эволюциисистемы, отождествляемой то с развитием, то с ростом системы, то с еепрогрессом и регрессом, иногда и со всем перечисленным одновременно, либо сизменением, дифференциацией, а в узком смысле — с количественным изменением (сноска16). Поскольку эволюция является формой развития, а последнее представляетсобой качественное изменение, было бы нелогично понимать под эволюциейколичественное, постепенное изменение (тем более что количественное изменениеотражается понятием «рост»), под эволюцией мы будем подразумеватьпоступательное, медленное, плавное качественное изменение, а под революцией,как это и принято, — скачкообразное, быстрое качественное изменение.
Встаеттакже вопрос о соотношении понятий «организация»,«развитие» и базового для синергетики понятия«самоорганизация». Под самоорганизацией понимается процессустановления в системе порядка, происходящий исключительно за счеткооперативного действия и связей ее компонентов и в соответствии с еепредыдущей историей, приводящий к изменению ее пространственной, временной илифункциональной структуры. (сноска 17) Фактически, самоорганизация представляетсобой установление организованности, порядка за счет согласованноговзаимодействия компонентов внутри системы при отсутствии упорядочивающихвоздействий со стороны среды. Это требует уточнения понятия «организация»,введенного ранее, вернее, разделения на организацию как взаимодействие частейцелого, обусловленное его строением, которое может быть задано как самойсистемой, так и внешней средой; организацию как упорядочивающие воздействиясреды; а также организацию как объект такого воздействия. В концепцияхсамоорганизации организация понимается в двух последних смыслах.
Чтокасается соотношения понятий развития и самоорганизации, то первое следуетпризнать более широким, поскольку оно включает как организующие воздействиясреды, так и самоорганизацию; как прогрессивные процессы (которые в основномисследуют концепции самоорганизации), так и регрессивные. Чтобы система быласамоорганизующейся и, следовательно, имела возможность прогрессивноразвиваться, она должна удовлетворять, по крайней мере, следующим требованиям:система должна быть открытой, т.е. обмениваться со средой веществом, энергиейили информацией; процессы, происходящие в ней, должны быть кооперативными(корпоративными), т.е. действия ее компонентов должны быть согласованными другс другом; система должна быть динамичной; находиться вдали от состоянияравновесия (сноска 18). Главную роль здесь играет условие открытости инеравновесности, поскольку, если оно соблюдено, остальные требованиявыполняются почти автоматически.
Таккак движение и развитие равновесных и неравновесных, закрытых и открытых системподчинено разным закономерностям, их необходимо рассматривать отдельно,первоначально проанализировав состояния равновесия — неравновесия ссистемно-синергетической точки зрения.
Подравновесием понимается состояние закрытой системы, при котором еемакроскопические параметры остаются неизменными (сноска 19), т.е. сохраняетсяустановившаяся структура, функционирование, параметры ее входов и выходов. И.Пригожин и И. Стенгерс иллюстрируют равновесное состояние на примере племени:если рождаемость и смертность в нем примерно равны, то численность его остаетсяпостоянной, что соответствует (в данном аспекте, конечно) равновесномусостоянию; небольшое превышение рождаемости при обильных источниках ресурсов неоказало бы существенного влияния, т.е. система находилась бы в состоянии,весьма близком к равновесию (сноска 20).
Состояниеравновесия может быть устойчивым (стационарным) и подвижным. О стационарноравновесном состоянии говорят в том случае, если при изменении параметровсистемы, возникшем под влиянием внешних или внутренних возмущений, системавозвращается в прежнее состояние (сноска 21). Состояние подвижного(неустойчивого) равновесия имеет место тогда, когда изменение параметров влечетза собой дальнейшие изменения в том же направлении и усиливается с течением времени(сноска 22). Длительное время в состоянии равновесия могут находиться лишьзакрытые системы (сноска 23), не имеющие связей с внешней средой, тогда как дляоткрытых систем равновесие может быть только мигом в процессе непрерывныхизменений. Равновесные системы не способны к развитию и самоорганизации,поскольку подавляют отклонения от своего стационарного состояния, тогда какразвитие и самоорганизация предполагают качественное его изменение. Особенноэто относится к самоорганизации, так как если развитие полностью не исключенопри подвижном равновесии, но, по крайней мере, сильно замедлено, то процесссамоорганизации даже и в этом случае невозможен до тех пор, пока система изнего не выйдет, ибо он предполагает упорядочивание за счет кооперативноговзаимодействия компонентов, а последние в условиях равновесия, в том числе иподвижного, являются инерционной силой, способной лишь на изменениеколичественных характеристик.
Взакрытых системах постепенно возрастает энтропия (хаос, беспорядок), чтоследует из сформулированного для закрытых систем второго начала термодинамики,которым пользуются теории самоорганизации при описании закрытых систем. Ростэнтропии вызывается диссипацией энергии (сноска 24) и может быть объясненлогически: поскольку в закрытых системах упорядоченность не увеличивается, то,не получая негэнтропийных воздействий из среды, они постепенно наращиваютэнтропию. Остановить наращивание энтропии может лишь налаживание каналоввзаимодействия с внешней средой. Именно поэтому можно сказать, что абсолютнозакрытых (как и абсолютно открытых) систем не существует. В не полностьюзакрытых системах сдерживание энтропии достигается внешними по отношению ксистеме упорядочивающими воздействиями со стороны среды. Например, в странах,пытающихся осуществить автаркию, в странах с тоталитарным режимом экономическаяжизнь подвержена мощному государственному регулированию и контролю, т.е. управляетсявнешней по отношению к рынку системой.
Неравновесность,цикличность является всеобщей формой организации материи, возникающей подвлиянием внешней среды (сноска 25). Неравновесность можно определить как состояниеоткрытой системы, при котором происходит изменение ее макроскопическихпараметров, т.е. ее состава, структуры и поведения. Для поддержаниянеравновесности система нуждается в том, чтобы из среды в нее поступал потокотрицательной энтропии по величине, по крайней мере, равный внутреннемупроизводству энтропии (сноска 26), а также, согласно принципу неравновесности,система должна постоянно осуществлять работу, чтобы сохранить условия своегосуществования (сноска 27). Именно это делает возможным для неравновеснойсистемы повышение своей упорядоченности, организованности, отсутствующих уравновесных систем. Возможно, именно кооперативной «работе»компонентов неравновесные системы обязаны отмеченным в литературе по теориисамоорганизации эффектом, заключающимся в том, что они проявляют чрезвычайнуючувствительность к внешним воздействиям: слабый сигнал на входе может привестив значительному и нередко неожиданному изменению на выходах, что означаетнеприменимость к ним жестких причинно-следственных зависимостей, в которыхследствие если не тождественно, то пропорционально причине (сноска 28). На этомэффекте основано действие резонансного возбуждения, представляющего собойособую чувствительность системы к воздействиям, согласующимся с ее внутреннимисвойствами (сноска 29). Вследствие этого малые, но согласованные с внутреннимсостоянием системы внешние воздействия на нее могут оказаться болееэффективными, чем большие (сноска 30) (для этого может потребоваться соблюдениенекоторых условий, например, чтобы значения параметров системы не выходили запределы какой-либо области), а появление нового признака или нового элемента уодного компонента системы приводит к появлению их и у других компонентов (сноска31).
Системыи их компоненты подвержены флуктуациям (колебаниям, изменениям, возмущениям),которые в равновесных, закрытых системах гасятся сами по себе. В открытыхсистемах под воздействием внешней среды внутренние флуктуации могут нарастатьдо такого предела, когда система не в силах их погасить. Фактически внутренниефлуктуации рассматриваются в концепциях самоорганизации как безвредные, итолько внешние воздействия оказывают более или менее значимое влияние (сноска32). В последнее время в это положение вносятся существенные коррективы,касающиеся, в частности, «естественного отбора» флуктуаций: чтобыпроцессы самоорганизации имели место, необходимо, чтобы одни флуктуацииполучали подпитку извне и тем самым обладали преимуществом над другимифлуктуациями (сноска 33). Тем не менее и в этом случае недооценивается роль вдвижении системы флуктуаций внутреннего происхождения. Лишь теория катастрофуказывает на то, что скачок может быть следствием одних лишь внутреннихфлуктуаций (сноска 34). Если в материалистической диалектике недооцениваласьроль среды, то в концепциях самоорганизации — роль самой системы (и ееподсистем) в ее развитии.
Впоследнее время концепции самоорганизации стали отводить внутренним флуктуациямбольшую роль, чем прежде. Об этом свидетельствует приводимая ниже типологияфлуктуаций (сноска 35), согласно которой различаются свободные колебания,вынужденные и автоколебания. К свободным относят колебательные движения, постепеннозатухающие в реальной системе (как затухают колебания свободно подвешенногомаятника), достигающей, таким образом, состояния равновесия. Вынужденныефлуктуации возникают при воздействии на систему совершающей колебания внешнейсилы (к примеру, человека, подталкивающего маятник), в результате которогосистема раньше или позже будет флуктуировать с частотой и амплитудой,навязываемыми внешним влиянием. Автоколебания — это незатухающие,самоподдерживающиеся колебания, происходящие в диссипативных (макроскопическихоткрытых, далеких от равновесия (сноска 36)) системах, т.е. системах,определяющихся параметрами, свойствами и природой самой системы. Вынужденныеколебания и автоколебания характерны для открытых систем, а свободные — длязакрытых, стремящихся к равновесию.
Влияниена систему как внешних, так и внутренних флуктуаций различных видов (включаярезонансные с системой) основано на действии двух эффектов: петли положительнойобратной связи и кумулятивного эффекта.
Петляположительной обратной связи делает возможным в далеких от равновесиясостояниях усиление очень слабых возмущений до гигантских, разрушающихсложившуюся структуру системы, волн, приводящих систему к революционномуизменению — резкому качественному скачку. Такой подход может помочь глубжеразобраться в природе многих социально-экономических процессов, включаяэкономическое развитие, экономические циклы, НТР и т.д.
Кумулятивныйэффект заключается в том, что незначительная причина вызывает цепь следствий,каждое из которых все более существенно (сноска 37). Нередко он непосредственносвязан с петлей положительной обратной связи.
Флуктуации,воздействующие на систему, в зависимости от своей силы могут иметь совершенноразные для нее последствия. Если флуктуации открытой системы недостаточносильны (особенно это касается флуктуаций управляющего параметра илиподсистемы), система ответит на них возникновением сильных тенденций возврата кстарому состоянию, структуре или поведению, что раскрывает глубинную причинунеудач многих экономических реформ (сноска 38). Если флуктуации очень сильны,система может разрушиться. И, наконец, третья возможность заключается вформировании новой диссипативной структуры (см. ниже) и изменении состояния,поведения и/или состава системы.
Любаяиз описанных возможностей может реализоваться в так называемой точкебифуркации, вызываемой флуктуациями, в которой система испытываетнеустойчивость. Точка бифуркации представляет собой переломный, критическиймомент в развитии системы (сноска 39), в котором она осуществляет выбор пути;иначе говоря, это точка ветвления вариантов развития, точка, в которойпроисходит катастрофа. Термином «катастрофа» в концепцияхсамоорганизации называют качественные, скачкообразные, внезапные(«гладкие») изменения, скачки в развитии (сноска 40).
Поведениевсех самоорганизующихся систем в точках бифуркации имеет общие закономерности,многие из которых уже раскрыты концепциями самоорганизации. Рассмотрим наиболееважные из них.
1.Точки бифуркации часто провоцируются изменением управляющего параметра (сноска41) или управляющей подсистемы, влекущей систему в новое состояние.
2.Потенциальных траекторий развития системы много и точно предсказать, в какоесостояние перейдет система после прохождения точки бифуркации, невозможно, чтосвязано с тем, что влияние среды носит случайный характер (это не исключаетдетерминизма между точками бифуркации) (сноска 42). Такое объяснение вряд лиможно признать достаточным: хотя случайность и оказывает влияние на поведениесистемы в точке бифуркации, есть и другие факторы и эффекты, которые признанысинергетикой и системными исследованиями всеобщими, но в контексте даннойпроблемы они не учитываются. Речь идет прежде всего о резонансном возбуждении,обратных связях и кумулятивном эффекте. В соответствии с первым система,подталкиваемая флуктуациями, должна выбрать ту ветвь развития, котораясогласуется с ее внутренними свойствами и прошлым (концепции самоорганизациинередко недооценивают резонансное возбуждение как фактор развития). Петляположительной обратной связи (сноска 43) обусловлена наличием в процессоресистемы «катализаторов», т.е. компонентов, само присутствие которыхстимулирует определенные процессы в системе, она связывает выбор пути спредыдущим состоянием. Катализаторы и предыдущие состояния системы такжепритягивают ее к определенной ветви или ветвям развития, как магнит — железо.Отрицательные обратные связи, наоборот, отталкивают соответствующие ветви.Кумулятивный эффект способствует накоплению определенных свойств системы и/илипод воздействием внешних флуктуаций «запускает» в системеусиливающийся процесс. Все это дает возможность предсказывать вероятностьвыбора системой той или иной ветви, поскольку и случайные флуктуации подверженыдействию этих эффектов.
Н.Д.Кондратьев полагал, что случайность вообще не может быть поставлена рядом скатегорией причинности. Во всяком случае, это касается регулярности событий.Случайными могут быть только некоторые иррегулярные события. Категориюслучайности следует отнести скорее к особенностям мышления, чем считатькатегорией бытия. Поэтому случайными Н.Д. Кондратьев называл такие иррегулярныесобытия, причины которых при данном состоянии научного знания и его средств немогут быть определены (сноска 44). Даже если мы не знаем времени наступлениясобытия (сноска 45), это не означает, что его появлению не предшествовала цепьпородивших его причин.
3.Выбор ветви может быть также связан с жизненностью и устойчивым типом поведениясистемы (сноска 46). Согласно принципу устойчивости среди возможных формразвития реализуются лишь устойчивые; неустойчивые если и возникают, то быстроразрушаются (сноска 47).
4.Повышениеразмерности и сложности системы вызывает увеличение количества состояний, прикоторых может происходить скачок (катастрофа), и числа возможных путей развития(сноска 48), то есть чем более разнородны элементы системы и сложны ее связи,тем более она неустойчива, что отмечал еще А.А. Богданов. Впоследствии этазакономерность стала известна как «закон Легасова» — чем выше уровеньсистемы, тем более она неустойчива, тем больше расходов требуется на ееподдержание (сноска 49).
5.Чем более неравновесна система, тем из большего числа возможных путей развитияона может выбирать в точке бифуркации (сноска 50).
6.Два близких состояния могут породить совершенно различные траектории развития (сноска51).
7.Одни и те же ветви или типы ветвей могут реализовываться неоднократно.Например, в мире социальных систем есть общества, многократно выбиравшиетоталитарные сценарии.
8.Временная граница катастрофы определяется «принципом максимальногопромедления» (сноска 52): система делает скачок только тогда, когда у неенет иного выбора.
9.В результате ветвления (бифуркации) возникают предельные циклы — периодическиетраектории в фазовом пространстве, число которых тем больше, чем болееструктурно неустойчива система.
10.Катастрофа изменяет организованность системы, причем не всегда в сторону ееувеличения.
Такимобразом, в процессе движения от одной точки бифуркации к другой происходитразвитие системы. В каждой точке бифуркации система выбирает путь развития,траекторию своего движения.
Множества,характеризующие значения параметров системы на альтернативных траекториях,называются аттракторами. В точке бифуркации происходит катастрофа — переходсистемы от области притяжения одного аттрактора к другому. В качествеаттрактора может выступать и состояние равновесия, и предельный цикл, истранный аттрактор (хаос) (сноска 53). Систему притягивает один из аттракторов,и она в точке бифуркации может стать хаотической и разрушиться, перейти всостояние равновесия или выбрать путь формирования новой упорядоченности.
Еслисистема притягивается состоянием равновесия, она становится закрытой и доочередной точки бифуркации живет по законам, свойственным закрытым системам.Если хаос, порожденный точкой бифуркации, затянется, то становится возможным разрушениесистемы, вследствие чего компоненты системы раньше или позже включаютсясоставными частями в другую систему и притягиваются уже ее аттракторами. Если,наконец, как в третьем случае, система притягивается каким-либо аттракторомоткрытости, то формируется новая диссипативная структура — новый типдинамического состояния системы, при помощи которого она приспосабливается кизменившимся условиям окружающей среды (сноска 54).
Выбортой или иной ветви производится, помимо указанных выше закономерностей, всоответствии с принципом диссипации, являющимся одним из основных законовразвития, заключающимся в следующем: из совокупности допустимых состоянийсистемы реализуется то, которому отвечает минимальное рассеяние энергии, или,что то же самое, минимальный рост (максимальное уменьшение) энтропии (сноска55).
Наступлениереволюционного этапа в развитии системы — скачка — возможно только придостижении параметрами системы под влиянием внутренних и/или внешних флуктуацииопределенных пороговых (критических или бифуркационных) значений. При этом чемсложнее система, тем, как правило, в ней больше бифуркационных значенийпараметров (сноска 56), т.е. тем шире набор состояний, в которых можетвозникнуть неустойчивость. Когда значения параметров близки к критическим,система становится особенно чувствительной к флуктуациям: достаточно малыхвоздействий, чтобы она скачком перешла в новое состояние через областьнеустойчивости (сноска 57). К сожалению, в синергетических и системныхисследованиях не отмечена еще одна немаловажная деталь: для скачка системы вдругое состояние определенных значений должны достигнуть параметры не толькосамой системы, но и среды.
Длясовершения системой революционного перехода необходимо, чтобы ее параметры, каки параметры среды, достигли бифуркационных значений и находились в«области достижимости». Это требование, сформулированное синергетикой,подтверждает выводы, сделанные в рамках системных исследований, гласящие, чтопорождение новой формы в недрах недостаточно зрелой старой, как и зарождение внедрах зрелой формы более высоких, но непосредственно не следующих за ней форм,невозможно.
Происходящиев точке бифуркации процессы самоорганизации — возникновения порядка из хаоса,порождаемого флуктуациями, — заставляют иначе взглянуть на роль, исполняемуюхаосом. Энтропия может не только разрушить систему, но и вывести ее на новыйуровень самоорганизации, так как за периодом хаотичной неустойчивости следуетвыбор аттрактора, в результате чего может сформироваться новая диссипативнаяструктура системы, в том числе и более упорядоченная, чем структура,существовавшая до этого периода. Таким образом, при определенных условиях хаосстановится источником порядка в системе (также как и порядок в результате егоконсервации неизбежно становится источником роста энтропии). Толькопротивоположения порядка и хаоса, их периодическая смена и непрестанная борьбадруг с другом дают системе возможность развития, в том числе и прогрессивного.
Энтропияможет как производиться внутри самой системы, так и поступать в нее извне — изсреды. Среда играет большую роль в энтропийно-негэнтропийном обмене, которая заключаетсяв следующем: среда может быть для системы генератором энтропии (флуктуации,приводящие систему в состояние хаоса, могут исходить из среды); среда можетвыступать также фактором порядка, поскольку те же флуктуации, усиливаясь,подводят систему к порогу самоорганизации; в среду может производиться оттокэнтропии из системы; в среде могут находиться системы, кооперативный обменэнтропией с которыми позволяет повысить степень упорядоченности (сноска 58), нодаже если среда воздействует на систему хаотически, а сила флуктуацийнедостаточно велика, для того чтобы вызвать точку бифуркации, система имеетвозможность преобразовывать хаос в порядок, совершая для этого определеннуюработу (сноска 59). Случаи такого преобразования широко известны. Например,после Второй мировой войны американские оккупационные власти проводили в Японииполитику, подкрепляемую законодательно, которая должна была навсегда оставитьЯпонию в рядах слаборазвитых стран; тем не менее она явилась одним из факторов,способствовавших японскому «экономическому чуду». Второе«чудо» явила в послевоенный период лежавшая в руинах Германия, тогдакак страны-победительницы демонстрировали куда меньшие успехи. То есть среда,обеспечивая приток к системе вещества, энергии и информации, поддерживает еенеравновесное состояние, способствует возникновению неустойчивости, служащейпредпосылкой развития системы.
Хаосне только различными способами порождает порядок. Э. Лоренц (1963) доказал, чтохаос, наблюдаемый во многих материальных процессах, может быть описан строгоматематически, т.е. имеет сложный внутренний порядок (сноска 60), поэтому имеетсмысл говорить о простоте или сложности упорядоченности структуры или,вследствие неразработанности критериев простоты/сложности систем, о возможностинаблюдения и описания порядка, существующего в том, что на первый взглядкажется хаосом. Здесь же очень многое зависит от позиции, занимаемой наблюдателемили исследователем, а также его логического и технического инструментария.
Суммируемвышеизложенное. В процессе своего развития система проходит две стадии:эволюционную (иначе называемую адаптационной) и революционную (скачок,катастрофа). Во время развертывания эволюционного процесса происходит медленноенакопление количественных и качественных изменений параметров системы и еекомпонентов, в соответствии с которыми в точке бифуркации система выберет одиниз возможных для нее аттракторов. В результате этого произойдет качественныйскачок и система сформирует новую диссипативную структуру, соответствующуювыбранному аттрактору, что происходит в процессе адаптации к изменившимсяусловиям внешней среды. Эволюционный этап развития характеризуется наличиеммеханизмов, которые подавляют сильные флуктуации системы, ее компонентов илисреды и возвращают ее в устойчивое состояние, свойственное ей на этом этапе.Постепенно в системе возрастает энтропия (сноска 61), поскольку из-занакопившихся в системе, а также в ее компонентах и внешней среде измененийспособность системы к адаптации падает и нарастает неустойчивость. Возникаетострое противоречие между старым и новым в системе, а при достижениипараметрами системы и среды бифуркационных значений неустойчивость становитсямаксимальной и даже малые флуктуации приводят систему к катастрофе — скачку. Наэтой фазе развитие приобретает непредсказуемый характер, поскольку оновызывается не только внутренними флуктуациями, силу и направленность которыхможно прогнозировать, проанализировав историю развития и современное состояниесистемы, но и внешними, что крайне усложняет, а то и делает невозможнымпрогноз. Иногда вывод о будущем состоянии и поведении системы можно сделать, исходяиз «закона маятника» — скачок может способствовать выбору аттрактора,«противоположного» прошлому. После формирования новой диссипативнойструктуры система снова вступает на путь плавных изменений, и цикл повторяется.
Висследованиях процесса развития имеется целый ряд неверных и недоказанныхположений и догм, причем некоторые из них весьма распространены. К такимположениям относятся представления об ускорении темпов развития, о связиразвития с увеличением компонентов системы, усложнением и совершенствованием ихвзаимосвязей, о направленности развития от низшего к высшему (сноска 62).Многие авторы также поддерживают точку зрения об однонаправленности процессаразвития, что, в частности, находит выражение в рассуждениях о «спиралиразвития», независимо от того, рассматривают ее как сходящуюся илирасходящуюся. А ведь давно известно, что большинство процессов реального миранелинейны, тогда как все вышеприведенные положения берут начало в ограничении процессаразвития одним лишь прогрессом. Но в действительности развитие реальных системнемонотонно и включает не только прогрессивные аттракторы, но и аттракторыдеградации (которые впоследствии могут смениться прогрессом, а могут и привестисистему к краху), и аттракторы разрушения.
Деградациясистемы может произойти в следующих случаях.
1.Общесистемные условия:
— система затягивает процесс перехода: при увеличении числа новых признаковсоответствующего изменения поведения системы не происходит, в результате чего энтропиярастет, система перестает выполнять свои функции и дезорганизуется (сноска 63);
— система выбирает неконструктивную ветвь или сценарий развития, напримерстановится закрытой;
— резко уменьшается количество компонентов, необходимых для функционирования;
— увеличивается количество «балластных» компонентов.
2.Условия, относящиеся к управляющей подсистеме:
— управляющая подсистема в точке бифуркации пытается перевести систему на ветвь,не соответствующую прошлому и настоящему состоянию системы(«перепрыгивает» через этапы, например);
— система выбирает один сценарий и соответствующую ему диссипативную структуру, ауправляющая подсистема «помогает» ей строить другую;
— управляющая подсистема (а не сама система, как в первом случае) затягиваетточку бифуркации;
— управляющая подсистема после катастрофы не изменяется или изменяетсянедостаточно и в результате тянет систему на старый, изживший себя аттрактор;
— управляющая подсистема находится не в резонансе с подсистемами, компонентамиили системой в целом (например, навязывает системе скачок при отсутствииобъективных условий для него);
— для достижения общесистемных целей игнорируется необходимость согласования их сцелями подсистем, т.е. делается попытка достичь общесистемного оптимума за счетподсистем;
— управляющая подсистема не выполняет свои функции или гипертрофирует их.
Разрушитьсясистема может, если:
— означенные выше условия деградации выполняются в течение длительного времени, аусилия по коррекции структуры и поведения системы или управляющей подсистемылибо не предпринимаются, либо недостаточны, либо нерезонансны с системой, либосильно запаздывают;
— система длительное время находится в непосредственной близости от состоянияравновесия (в этом случае происходит разрушение структур — это закон теорийсамоорганизации (сноска 64));
— из внешней среды на систему воздействуют сильные флуктуации;
— внутренние флуктуации разрушают связи между компонентами;
— вследствиевнешних и/или внутренних флуктуаций система лишается элементов, заменитькоторые невозможно.
Впроцессе развития, состоящего из циклически повторяющихся стадий эволюции искачка, система постоянно переходит из устойчивого состояния в неустойчивое иобратно. Структурная и функциональная устойчивость, под которой мы понимаемспособность системы сохранять свои параметры в определенной области значений,позволяющей ей сохранять качественную определенность, в том числе и состава,связей и поведения (но не равновесие!), формируется в процессе адаптациисистемы к изменившимся в результате катастрофы внешним и внутренним условиям исохраняется в течение большей части эволюционной стадии.
Устойчивостисистемы способствует повышение универсализма в ее организации, которое являетсяпродуктом диверсификации подсистем, восполняющей их ограниченность,неповторимую единичность (сноска 65). Это, конечно, не означает, что подсистемывсецело дублируют строение и функции друг друга, что привело бы к эффекту,обратному желаемому, речь идет лишь о своеобразной подстраховке на случайусиления флуктуаций (насколько она эффективна, вполне можно судить по действиюдиверсификации на уровне фирм). Другой пример повышения устойчивости системы вэволюционном периоде развития — сохранение определенной специализацииподсистем. Например, многие системы (включая социальные, экономические) имеют всвоем составе оперативные и консервативные подсистемы, из них первыеприближаются к среде, улавливая ее флуктуации, вторые — отдаляются от нее,сохраняя качественную определенность системы. Оба условия могут работать наповышение устойчивости совместно и только при том условии, что они не выходятза определенные пределы. В противном случае устойчивость и самой системы, и ееподсистем понижается (сноска 66). Постепенно в действие приводится«принцип хрупкости», согласно которому устойчивость обладает большейхрупкостью, чем неустойчивость, все хорошее более хрупко, чем плохое (сноска67).
Когдаизменения параметров системы под влиянием внешних или внутренних флуктуацийпревышают ее адаптационные возможности, наступает состояние неустойчивости — точка бифуркации, переломный для развития системы момент. Неустойчивостьнередко возникает в ответ на введение в систему нового компонента (сноска 68).В точке бифуркации неустойчивость усиливается благодаря тому, что всегдаприсутствующие в системах флуктуации, подавляемые в устойчивом состоянии, врезультате нелинейных (автокаталитических, например) процессов, выводящихпараметры за критические значения, усиливаются и вызывают скачкообразныйпереход в новое устойчивое состояние с меньшей энтропией (сноска 69), послечего цикл «плавное развитие — скачок», «эволюция — революция», «устойчивость — неустойчивость» повторяется.
Такимобразом, и устойчивость, и неустойчивость, и адаптация, и дезадаптация являютсяв равной мере необходимыми в процессе развития любой системы. Абсолютнонеустойчивая система не может противостоять флуктуациям, лишена способности кадаптации и быстро разрушается, тогда как суперустойчивая система, подавляялюбые флуктуации, консервирует свою структуру и поведение, не способнаизмениться качественно, т.е. лишена возможности развития и ее разрушениестановится лишь делом времени. Оба типа систем приходят к хаосу, различие междуними заключается во времени, которое проходит до взрывного роста энтропии.Поэтому высказываемую некоторыми исследователями мнение о том, что каждыймомент времени можно рассматривать как точку бифуркации системы, вряд ли можнопринять, поскольку если бы это в действительности было так, то это означало быполную утерю подобной системой адаптационных возможностей и собственнойкачественной определенности, поскольку тогда ее направляли бы сильные внешниефлуктуации, вследствие чего система, придя в хаотическое состояние, распаласьбы. Более или менее длительное существование подобных систем в реальнойдействительности маловероятно.
Спроблемой устойчивости/неустойчивости в процессе развития тесно связан и вопросо том, к какому результату он приводит — к конвергенции или дивергенции систем.Большинство затрагивающих данный вопрос исследователей придерживаютсяоднозначного мнения, что в процессе развития происходит дивергенция систем (сноска70) (вспомним расходящуюся спираль развития). Это было бы возможно присоблюдении следующих условий:
— если бы развитие ограничивалось исключительно прогрессом и исключало регресс ивозможности разрушения;
— если бы оно было линейным, однонаправленным, а не включало в себя разныеаттракторы;
— если бы оно состояло из одних скачков, без эволюционного этапа.
Соблюдениеподобных условий в действительности маловероятно и трудно вообразимо. Исходя изнелинейности процесса развития, его поливариантности и циклической сменыэволюционного и бифуркационного этапов, нужно признать, что и дивергенция, иконвергенция имеют место. При этом процессы дивергенции преобладают набифуркационной стадии, а конвергенции — на эволюционной.
Чтоже является двигателем развития, что заставляет систему изменять свое качество?Выводы концепции самоорганизации по этому вопросу в значительной мере совпадаютс выводами диалектики. Правда, первые достаточно редко обращают на неговнимание, утверждая, что импульсом и двигателем процесса развития являютсяпротиворечия системы, но если диалектика признавала в этом качествеисключительно внутренние противоречия, то синергетика делает акцент на внешние.Истина, возможно, лежит посередине — и внутренние, и внешние противоречиясистемы со средой могут быть источниками развития как вместе, так и поотдельности.
Наиболеесущественным источником процесса развития выступают следующие видыпротиворечий:
— противоречие между функцией и целью системы; противоречие между потребностямисистемы в ресурсах и возможностью их удовлетворения;
— противоречия между изменяющимся количеством и прежним качеством (котороеприобретает максимальную остроту в районе точки бифуркации);
— противоречие между старым и новым;
— противоречие между стремлением к порядку и хаосом (причем чем дальше зашло ихпротивостояние, тем выше степень организованности системы, и наоборот (сноска71); это противоречие играет тем более важную роль, что относится к неснимаемымдаже частично, в том числе и в точке бифуркации, поскольку упорядоченностьновой структуры обусловлена порождением еще большей неупорядоченности (сноска72) );
— противоречие между стремлением системы к установлению устойчивого состояния исредствами его достижения: последние служат изменению и развитию системы,неизбежно приводят ее в состояние неустойчивости (это происходит следующимобразом: система адаптируется к среде и вследствие этого становится болееотзывчивой к флуктуациям, усиление флуктуации вызывает неустойчивость, закоторой следует скачок);
— противоречие между целями системы и целями ее компонентов;
— противоречие между процессами функционирования и развития: хотя для того чтобыразвиваться, система должна функционировать и не может функционировать, неразвиваясь, в точке бифуркации они вступают в острое противоречие, посколькуинтересы развития и само существование системы требует изменения ее качества, азначит, ломки функциональных процессов; а в эволюционный период процессыфункционирования сдерживают развитие, сглаживая флуктуации;
— противоречие между функционированием и структурой: в эволюционный периодпроцессы функционирования более пластичны, чем структура системы, но ихизменение, производящееся в интересах системы, наталкивается на жесткостьнеизменной структуры; в момент скачка структура изменяется очень быстро, афункционирование отстает;
— аналогичные приведенным выше противоречия компонентов системы, которые,накапливаясь, отражаются и на макроуровне.
Рольсреды в развитии системы будет раскрыта ниже. Большинство противоречий системыв эволюционный период только сглаживаются — внешним энтропийным тенденциям ипротиворечиям здесь противостоит адаптация, а внутренним — функционирование(«работа») системы.
Этимпроцессам в системах многих видов, в частности, социальных, помогает, ихкорректирует управление (см. рис. 7). Свою негэнтропийную роль управление можетиграть только при наличии адекватных обратных связей. В противном случаеуправляющая подсистема будет генерировать разрушительные или способствующиедеградации системы флуктуации, способствующие ускорению наступления порогасамоорганизации. Но и самое идеальное управление в лучшем случае способно лишьсмягчить противоречия. Максимально возможное разрешение назревших противоречийпроисходит в момент катастрофы, затем противоречия постепенно накапливаются, ицикл повторяется. Возможности сглаживания и разрешения противоречийобеспечиваются тремя способами: изменчивостью, наследственностью(воспроизводством) и отбором, происходящим в процессе конкуренции.
Рис.7
/>
Прим.: Схема составлена на основе материалов исследований Р.Ф. Абдеева (см.: Абдеев Р.Ф. Указ. соч. С. 37) (с изменениями).Свойствоизменчивости позволяет системе варьировать на эволюционной стадии ее поведение,а на бифуркационной — структуру. «Наследственность» (воспроизводство,способность будущего зависеть от прошлого (сноска 73) вводит процессыизменчивости в определенные границы, обусловленные прошлыми структурой,состоянием и функционированием системы. А отбор способствует не выживаниюсильнейших (что, по меткому выражению Н.Н. Моисеева, означало бы, что выживаеттот, кто выжил (сноска 74), а тех систем, чьи обусловленные прошлым развитиемструктура и функционирование («наследственность») способны изменитьсяв соответствии с новыми условиями (изменчивость) и адаптироваться к ним. Такимобразом, адаптация не является единственным фактором отбора, и тем более егоследствием (как это иногда трактуется (сноска 75), а представляет собой одно изего условий. В точке бифуркации отбор носит тотальный характер — ему подлежатсистемы, их компоненты от верхнего до низового уровня, структуры, взаимосвязи ивзаимоотношения, способы функционирования; а в промежутке между точкамибифуркации он происходит в основном на микроуровне, впоследствии приближаясь кмезо- и макроуровням.
Отборосуществляется в процессе конкуренции, которая обусловливается ограниченностьюресурсов и всегда приводит к нелинейным процессам (сноска 76), что прибавляетвеский аргумент в пользу теорий самоорганизации, исследующих нелинейныепроцессы, и позволяет любую систему, в которой имеют место явления конкуренции,рассматривать с их точки зрения.
Подчеркнем,эти процессы происходят непрерывно, но особенно активизируются вблизи точкибифуркации. В результате отбора уменьшается диссипация (поскольку вопределенной мере сглаживаются различия между подсистемами, что способствуетнекоторому упрощению системы), а так как чем проще система, тем более онаустойчива, и к повышению ее устойчивости. Но большая «простота»системы отнюдь не всегда означает ее большее совершенство, что дает еще одинаргумент в пользу самоорганизационной теории развития, допускающей не толькопрогресс, но и деградацию, и разрушение систем.
Сменаэволюционного и бифуркационного этапов развития систем, их устойчивости инеустойчивости образует во времени динамические циклы (сноска 77). Каждаясистема имеет не только циклические процессы, обусловленные ее природой, но ициклы, диктуемые ей средой (например, смена времен года, дня и ночи, лунных фази т.д.). Причем «внешние» циклы более стабильны и устойчивы, а циклывнутреннего происхождения могут изменяться под их влиянием в результатесинхронизации — свойства систем самой разной природы вырабатывать единый ритмсовместного существования, несмотря на подчас крайне слабую взаимосвязь (сноска78). В результате синхронизации системы начинают двигаться с одинаковыми,кратными или соизмеримыми частотами (скоростями) (сноска 79). Можно выделитьдва основных вида синхронизации. Взаимная (внутренняя) синхронизация происходит,когда определенные частотные соотношения устанавливаются в результатевзаимодействия «равноправных» систем; а захват — внешняясинхронизация — имеет место тогда, когда одна из систем является настолькомощной, что навязывает свой ритм движения другим автоколебательным системам (сноска80). Тенденция к установлению синхронизации является универсальной, подавить еемогут только сильные десинхронизирующие факторы. (сноска 81) Какдесинхронизирующие, так и синхронизирующие факторы действуют практически всевремя, но приобретают возможность реально и ощутимо повлиять на процесссинхронизации сразу после точки бифуркации, в которой десинхронизируются оченьмногие процессы, после чего на эволюционной стадии развития тенденции ксинхронизации и взаимной адаптации других видов (синхронизацию можнорассматривать как разновидность адаптации) постепенно берут верх и усиливаютсяпо мере отдаления от катастрофы.
Процесссинхронизации систем может привести к их когерентности, т.е. к согласованномупротеканию во времени характерных для них колебательных или волновых процессов.В настоящее время доказано, что применительно к коллективным состоянияммногоэлементных систем понятие одного элемента (частицы) во многом потерялосмысл, поскольку когерентность приводит к тому, что складывается такоеколлективное состояние, когда элемент находится не на каком-либо одном уровне,а на всех сразу (сноска 82). Это касается, в частности, и элемента такоймакросистемы, как экономика, — человека, который присутствует и на других ееуровнях — подсистемах.
Исходяиз изложенного выше, можно предположить, что процессы развития предсказуемы (сопределенной вероятностью, конечно), причем на обеих его стадиях. Более точномупрогнозу поддаются процессы эволюционной стадии, поскольку они, как и структурасистемы, отличаются устойчивостью, а условия внешней среды известны. С гораздоменьшей точностью можно вычислить сценарий поведения системы в точкебифуркации, поскольку и система, и среда становятся неустойчивыми и детерминизмэволюции сменяется случайностями революции.
Наличиепроцессов синхронизации в системах позволяет сделать важный вывод,отсутствующий в концепциях самоорганизации: временные границы точек бифуркации(по крайней мере, нижняя граница в силу выраженной когерентности процессов вфазе устойчивого развития) предсказуемы. Знание нижней границы точки бифуркациине должно служить поводом к навязыванию самоорганизующейся системе того илииного аттрактора. Навязывание пути развития бесперспективно, так как заведомообрекает систему на деградацию. Это не означает, что управляющая подсистемасамоорганизующейся самоуправляемой системы должна отказаться от какого-либо управляющеговоздействия вблизи точки перехода; это требует, чтобы управление находилось врезонансе с системой и происходило в соответствии с ее природой, уровнемразвития и прошлым.
***
Синергетике,теории изменений и теории катастроф, ассимилирующимся друг с другом, удалосьсоздать целостную теорию развития, подтвержденную успехами исследований,осуществленных на ее основе, в области физики, химии, биологии, теорию, выводыкоторой могут успешно использоваться другими областями знания, включаяобщественные науки. Концепциям самоорганизации удалось выполнить оформленныйсистемными исследованиями «заказ»: в середине 80-х гг. в рамкахсистемных теорий остались неисследованными проблемы развития как системыпрерывного и непрерывного, реализуемых и нереализуемых альтернатив,поступательных и повторяющихся, циклически воспроизводящихся моментов и какцелостного процесса (сноска 83). Концепциям самоорганизации удалось в полноймере восполнить этот пробел.