Синергетика и сложноорганизованные системы. Рузавин Г.И.

В статье раскрыты закономерности поведения сложных систем с точки зрения синергетики.

1513

СЛОЖНОСТЬ И ПРОБЛЕМА РЕДУКЦИОНИЗМА

Редукция, или сведение одних явлений, в особенности сложных, к простым, как мы видели, возникает из представления об однородности природы. Именно оно дает возможность формулировать общие, универсальные законы на основе экспериментального изучения отдельных частей и классов природных явлений. В дальнейшем эта тенденция исследования сложного и объяснения его на основе простых, элементарных частей сформировалась в классической физике в особый способ или метод редукции, или сведения сложного к простому.

Первоначально, в период господства механистического мировоззрения редукция применялась для объяснения сложных явлений и процессов посредством понятий и законов механики. После открытия атомно-молекулярного строения вещества ученые использовали редукцию для объяснения целого ряда макроскопических свойств тел и эмпирических законов посредством простейших свойств составляющих их мельчайших частиц – атомов и молекул. И хотя с помощью такой редукции удалось объяснить многие свойства тел неорганической природы и достичь выдающихся результатов, тем не менее со временем стало ясно, что подобный подход является ограниченным и односторонним.

С философской точки зрения, его основной недостаток заключается в том, что он не учитывает коренного, качественного различия между разными уровнями строения материи. По суги, при этом все качественные различия тел в природе сводятся к количественной комбинации простейших её элементов. В наивной форме такие представления были выражены еще в учениях античных атомистов – Демокрита и его учителя Левкиппа. В позднейших теориях классической физики и химии они получили более рафинированное объяснение и обоснование и – что самое главное опирались на экспериментальные результаты. Поэтому концепция атомизма, опирающаяся на представление о редукции сложных систем и процессов к простым и элементарным процессам, находила широкое признание в классическом естествознании. Следовательно, редукционизм является вполне оправданным, когда речь идет о поиске взаимосвязи и единства между кажущимися, на первый взгляд, различными явлениями и процессами природы. Хорошо известно, что открытие законов земной и небесной механики позволило раскрыть единство между перемещениями тел на земной поверхности и движениями небесных тел. С глубокой древности считалось, что между ними существует непроходимая пропасть. Точно так же с помощью спектрального анализа было доказано, что химический состав небесных тел содержит те же самые элементы, которые встречаются на Земле. Все эти и многие другие открытия свидетельствуют о том, что между процессами и системами в мире существует глубокая взаимосвязь и единство.

Но такие взаимосвязь и единство не исключают, а предполагают, наличие богатого разнообразия в природе. Недостаток редукционизма как раз в том и состоит, что он не учитывает «многообразия в единстве», качественных различий в природе. Однако при таком подходе сложное оказывается количественной комбинацией неких простых частиц, называются ли они молекулами, атомами, элементарными частицами или кварками. Такого рода частицы считаются далее неразложимыми, неделимыми, едиными, и потому лишенными тех характеристик, которые присущи сложным телам, веществам и явлениям. Следовательно, категория простого при таком понимании, с одной стороны, оказывается лишенной каких-либо различий и потому абсолютно противопоставляется сложному, поскольку никогда не может рассматриваться как сложное. С другой стороны, сложное не содержит каких-либо специфических, целостных свойств, ибо редукционизм сводит их к сумме свойств образующих его простых частей и элементов. Современем такие представления пришли в резкое противоречие с реальными фактами, обнаруженными в процессе развития научного познания, и подверглись коренному пересмотру сначала в рамках системного метода, а затем синергетики.

Основываясь на таких фактах, системный метод обосновал глубокую внутреннюю связь не только между целым (системой) и её частями (элементами), но и между простым и сложным. Главное внимание при этом было обращено на то, что свойства целого не могут быть сведены к свойствам своих частей – принцип, который был направлен своим острием, прежде всего, против редукционизма.

Однако в связи с успехами применения физико-химических методов исследования в биологии, редукционизм возрождается на новой основе. Речь идет о редукции понятий и законов биологии к понятиям и законам физики и основанной на ней химии. Для обоснования своей позиции современные физикалисты ссылаются на такие разделы биологии, как метаболические процессы в клетке, на достижения молекулярной биологии в раскрытии генетического кода и другие. Но для описания и объяснения эволюционных процессов и биологии развития нельзя найти подходящие понятия и принципы ни в физике, ни в химии. Действительно, как объяснить, например, с помощью чисто физических и химических понятий и принципов процесс развития оплодотворенного яйца через клеточное деление, дифференциацию и другие стадии, и превращения его во взрослый организм? Почему, несмотря на то что живые организмы состоят из компонентов, которые допускают одинаковое описание и объяснение в физико-химических понятиях и принципах, они тем не менее оказываются различными по своей морфологии, физиологии и поведению? Никаких убедительных ответов на эти и другие вопросы, современные редукционисты не дают. Основной недостаток их позиции состоит в том, что они не учитывают того факта, что свойства компонентов, входящих в любую систему, существенно изменяются в результате их взаимодействия в рамках целого, вследствие чего и возникают новые, системные свойства. Это особенно относится к живым системам, которые состоят из необычных макромолекул сложной природы, обладающих необычными свойствами самовоспроизведения и самосохранения.

Против современных редукционистов, пытающихся описать и объяснить биологические процессы с помощью чисто физических понятий и законов, решительно выступают сторонники эмерд- жентизма (от англ. emergence – возникновение, появление ново­го). Это направление получило особую популярность среди цело­го ряда биологов, которые решительно заявляют, что свойства системы, в частности живого организма, не могут быть объяснены свойствами его компонентов, а следовательно, сведены к ним.

Один из видных защитников эмерджентизма биолог Эрнст Майр настойчиво подчеркивает, что характеристики живых организмов, даже в теории не могут быть выведены из наиболее полного знания их компонентов, взятых отдельно или в определенной комбинации. Когда образуется новая система из прежних компонентов, то возникают новые характеристики и свойства целого, которые нельзя было предвидеть на основании знания его компонентов.

Э. Майр и его сторонники не отрицают того, что живой организм состоит из тех же физико-химических компонентов и не предполагают наличия какой-либо мистической жизненной силы, которая придаст ему специфическую структуру и организацию.

Однако они считают, что знания этих компонентов недостаточно, чтобы предсказать или вывести из них свойства системы как целого. Такие свойства, по их мнению, являются эмерджентными, возникающими в результате организации компонентов в систему.

В связи с этим эмерджентисты предлагают признавать существование разных иерархических уровней организации.

Поскольку организация системы определяется характером взаимодействия её компонентов, постольку основной вопрос, который при этом возникает, касается отношения свойств компонентов к способу их взаимодействия. Как известно, любые свойства возникают только в результате взаимодействия вещей и явлений, и поэтому не существует свойств самих по себе.

Следовательно, каждое свойство возникает из взаимодействия, а каждое взаимодействие приводит к появлению некоторого
свойства.

Дискуссии между редукционистами и эмерждентистами, по существу, идут вокруг вопроса об отношении различных видов взаимодействия и разных типов свойств в эволюции систем. Сторонники редукционизма не хотят признавать, что в процессе различных видов взаимодействия возникают совершенно разные свойства, которые нельзя свести к прежним свойствам.

В связи с этим вряд ли можно согласиться с некоторыми оценками редукционизма, встречающимися в нашей философской литературе. Фундаментальные законы более простого уровня могут, по-видимому, подсказать эвристический путь к открытию однотипного, общего закона. Законы Галилея и Кеплера послужили для Ньютона отправной точкой для открытия закона всемирного тяготения, а принципы общей теории относительности Эйнштейна дали возможность объяснить явления, которые не могла объяснить теория гравитации Ньютона. Следовательно, даже при объяснении однотипных явлений и процессов именно фундаментальные законы общего характера можно использовать для объяснения законов частного характера и конкретных явлений. Если объяснение представляет собой дедукцию, или вывод, от общего к частному, то как может закон более простого уровня объяснить качественную специфику сложных образований. В ряде случаев, признавая возможность иной редукции, по-видимому, имеют в виду так называемые структурные теории и математические модели. В частности, речь идет о моделях нелинейных систем, когда на «определенном уровне абстракции начинает проступать… некая фундаментальная общность процессов, происходящих, казалось бы, в совершенно несопоставимых областях событийной реально­сти»11. Но абстрактные построения и математические модели тре­буют качественного анализа и экспериментальной проверки. При­знавая принципиальную допустимость и плодотворность редук­ции, следует не забывать о тех ограничениях, с которыми она связана. Защитники эмерджентизма, отрицая принципиальную сводимость свойств одного уровня к свойствам другого уровня, напротив, не видят определенной связи между ними.

С точки зрения соотношения категорий простого и сложного позиция современного редукционизма, как и их предшественни­ков, заключается в том, что весь познаваемый нами мир оказыва­ется, в принципе, однородным и простым, а мир сложности – это неисследованный и нераскрытый пока мир простого. Поэтому единство мира при таком подходе сводится к его простоте и одно­образию. Сторонники эмерждентизма, провозглашая абсолютное различие между свойствами разных уровней и отрицая принципи­альную связь и зависимость одних свойств от других, наоборот, превращают мир в совокупность изолированных, несвязанных, разнородных частей. Другими словами, для них мир превращается в многообразие отдельных классов вещей, явлений и процессов, лишенных внутреннего единства. Однако с диалектической точки зрения существование качественно разнородных частей мира, разнообразных классов явлений, событий и процессов, не исклю­чает, а, напротив, предполагает различные формы и типы связей между ними, которые свидетельствуют об универсальном единст­ве мира. Редукционизм и эмерджентизм подчеркивают и преуве­личивают одну из сторон этого универсального диалектического отношения в развитии мира и противопоставляют их друг другу. В действительности же задача состоит в том, чтобы исследовать их во взаимосвязи и взаимодействии, указав при этом возможно­сти и границы применения каждого из подходов в отдельности.