Синергетика как наука о сложном - Синергетика как коэволюция сложных систем

Как возникает сложное? Почему формообразования и структуры самоорганизации природы именно такие, скажем, спиральные или решетчатые (правильные гексагональные решетки)? Как возможна смена форм, усложнение формообразований в мире? Как осуществляется процесс морфогенеза? Как возможна ценная реакция усложнения? (Именно над этим вопросом билась мысль А. Тьюринга и последующих исследователей.) По каким принципам строится сложная структура из простых, целое из частей? Как происходит сборка сложного в этом мире? Специалисты в области теории самоорганизации (синергетики), пожалуй, не прошли на сегодняшний день и половины пути в поисках ответов на эти вопросы.

Г. Николис и И. Пригожин в своей книге "Познание сложного" пытаются проникнуть в природу сложности как таковой, исследовать поведение сложных систем независимо от того, идет ли речь о молекулах, биологических или социальных системах. В качестве ингредиентов сложного поведения, с их точки зрения, можно рассматривать "неравновесность, обратные связи, переходные явления, эволюцию". Несколько ниже они выражают это более детально: это -- "возникновение бифуркационных переходов вдали от равновесия и при наличии подходящих нелинейностей, нарушение симметрии выше точки бифуркации, а также образование и поддержка корреляций макроскопического масштаба".

Согласно Дж. Николису, сложное связано с субординацией уровней, иерархическим принципом построения и, кроме того, сложное с необходимостью должно рассматриваться в эволюционном аспекте.

Известный американский физик М. Гелл-Манн, также занимающийся в последнее время междисциплинарным исследованием природы простого и сложного, выступил в 1984 г. в качестве одного из основателей Института в Санта-Фе (Нью-Мехико). Этот институт получил ныне мировую известность как ведущий центр по изучению сложного. В нем проводятся исследования таких сложных адаптивных систем, как биологические организмы, языки, человеческий мозг и креативное мышление.

В своей недавней книге "Кварк и ягуар" Гелл-Манн стремится показать, что, как это ни парадоксально, мир кварков имеет довольно много общего с миром блуждающего в ночи ягуара. Два полюса мира -- простое и сложное -- тесно взаимосвязаны. "Кварк символизирует базисные физические законы, которые управляют универсумом и всем веществом в нем... Ягуар означает сложность окружающего нас мира, в особенности то, как мир проявляет себя в сложных адаптивных системах... ".

М. Гелл-Манн предложил новый термин "рlесtics", который, с его точки зрения, удачно выражает взаимоотношения простого и сложного во всех их бесчисленных проявлениях. Этот термин имеет греческое происхождение и семантически связан с "искусством переплетения", "составления", "усложнения". Таким образом, в современной теории сложного происходит переход. Подлинно сложные феномены возникают на границе хаоса и порядка. Выше некоторого порогового состояния система становится неустойчивой, когда микроскопическое движение (флуктуация) вызывает быстрый лавинообразный процесс, выход на аттрактор.

К. Майнцер, который недавно стал президентом Немецкого общества по изучению сложных систем и нелинейной динамики (почетным председателем этого общества избран профессор Г. Хакен), также обсуждает различные аспекты современной теории сложных нелинейных систем. Описание сложного, как показывает он, невозможно без представления о нелинейности и современных нелинейных моделей. В условиях современного мира линейное мышление, до сих пор доминирующее в некоторых областях науки, становится принципиально недостаточным и даже опасным. "Стоит еще раз подчеркнуть, -- пишет Майнцер, -- что линейное мышление может быть опасным в нелинейной сложной реальности... Наши врачи и психологи должны научиться рассматривать людей как сложных нелинейных существ, обладающих умом и телом. Линейное мышление может терпеть неудачу в установлении правильных диагнозов... Мы должны помнить, что в политике и истории монокаузальность может вести к догматизму, отсутствию толерантности и фанатизму... Подход к изучению сложных систем порождает новые следствия в эпистемологии и этике. Он дает шанс предотвратить хаос в сложном нелинейном мире и использовать креативные возможности синергетических эффектов".

Различные аспекты проблемы сложного в теории самоорганизации, а также возможности построения единой теории сложных систем рассматриваются и в ряде работ таких авторов, как Г. Хакен, Э. Ласло, X. Матурана и Ф. Варела, Э. Моран и др.

Судя по известным нам работам в стране и мире, до сих пор не найдено последовательное решение задачи морфогенеза, задачи усложнения, перехода от простых форм (структур) к сложным. Более актуальна задача поиска сложного спектра структур-аттракторов, т. е. спектра асимптотик эволюционных процессов, протекающих в сложных нелинейных системах (на открытых нелинейных средах).

Наше обсуждение опирается также на многолетние результаты математического моделирования сложных систем и вычислительного эксперимента, полученные большой группой ученых в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, в Институте математического моделирования РАН и на факультете ВМК МГУ. Философское их осмысление, с нашей точки зрения, представляет интерес для широкой общественности.

В отечественной научной школе пока не удалось описать морфогенез как переход от простых структур к сложным. Решается более простая задача: установлено, какие базовые математические модели содержат сложный спектр нестационарных структур-аттракторов. Иначе говоря, достигнут прогресс в понимании, какие открытые нелинейные среды (системы) обладают сложным спектром аттракторов, при каких режимах эволюционных процессов это возможно, какие собственные параметры сред для этого необходимы (точнее, каким должно быть соотношение диффузионных, рассеивающих и наращивающих неоднородности в среде факторов, связанных с нелинейностью источников), каково число возможных структур-аттракторов для определенных открытых нелинейных сред. Рассматриваются также условия их возбуждения в среде и эволюция во времени.

Похожие статьи




Синергетика как наука о сложном - Синергетика как коэволюция сложных систем

Предыдущая | Следующая