Пределы синергетики

Испытание будущим 

Дело будущего — быть опасным, и следует считать заслугой науки то, что она снабжает будущее качествами, которые помогут ему сослужить свою службу. 
И. Валлерстайн 

В начале 90-х годов в Российском открытом университете мне как-то довелось вести семинар, посвященный математическому моделированию исторических процессов. На нем выступали академик А.А.Петров, представлявший макроэкономическую модель экономики России, и член-корреспондент РАН Ю.Н.Павловский, рассказывавший об имитационных моделях и, в частности, о таких, которые позволили "проиграть" и глубже понять Карибский кризис, — знаковое событие в советско-американских отношениях. И вот в разгар обсуждения выступил коллега из гуманитарной сферы и задал риторический вопрос: "А правомерно ли вообще применение математики в историческом анализе? Решили ли вы проблему обоснования методологии такого исследования?" 

Тогда этот вопрос меня поразил: как можно не замечать очевидного и только что ярко и убедительно показанного?! Неужели настолько глубоко непонимание языка коллег из другого научного цеха и широка пропасть между двумя культурами — естественнонаучной и гуманитарной? Вначале мне казалось, что это — попытка защитить свою область "от чужаков" на дальних подступах, не вникая в то, что 
эти самые чужаки говорят. 

Но потом, услышав с годами десятки подобных вопросов от людей гуманитарного знания — историков, пришел к выводу, что трудности междисциплинарного диалога гораздо глубже. И кроются они прежде всего в неблагополучии и серьезных внутренних трудностях самой исторической науки. Во внутреннем разладе и отсутствии ясного представления о желаемом научном идеале среди самих историков. 

В очень похожем положении сейчас находится в философском сообществе и синергетика. Это наглядно показывают и многочисленные конференции, и дискуссия о синергетике, развернувшаяся в философских изданиях. 

Дело усугубляется еще и тем, что сама синергетика стала модой в определенных научных кругах. Появляются "симулякры", мимикрирующие под синергетику, но отличающиеся от нее, как поганки от съедобных грибов. Яркий пример такого симулякра (в платоновском смысле этот термин означал "копию копии", но здесь ближе трактовка Джеймисона — "точная копия, оригинал которой никогда не существовал") — так называемая универсальная история. Это течение, берущее начало от названия учебного предмета, призванного познакомить школьников и студентов развивающихся стран, у которых нет математического образования, с основами астрономии, физики, химии, биологии, истории в одном курсе, претендует на "синергетическое описание" всего эволюционного процесса — от Большого взрыва до президента Буша. 

Кроме того, все чаще в сборниках, посвященных теории самоорганизации, излагаются идеи, подходы, не имеющие к синергетике отношения или просто чуждые ей. Это порождает недоверие к самому междисицплинарному подходу, который с легкостью необычайной берется за все. Поэтому вопрос о границах синергетики, о ее нынешних пределах становится для самой синергетики все более актуальным. 

Одно из ключевых понятий синергетики — понятие о параметрах порядка — ведущих переменных, параметрах, процессах, сущностях, которые возникают в ходе самоорганизации и определяют динамику системы. Утрируя, можно сказать, что параметры порядка — это главное в системе, и само их наличие во многом делает возможным научное познание объекта. 

Есть ли такие "параметры порядка", основополагающие проблемы в развитии самой синергетики? Вероятно, это прежде всего идея, которую Илья Пригожин назвал "переоткрытием времени". Такое переоткрытие несет трактовку необратимости на разных уровнях как фундаментального свойства реальности, анализ бытия и становления не как противоположностей, а как двух соотносимых аспектов реальности. 

В этой связи глубокой представляется проведенная Иммануилом Валлерстайном аналогия между научным творчеством выдающегося французского историка Фернана Броделя и Ильи Пригожина. Бродель, начиная с работы "История и социальные науки: время и длительность" (иногда в русском переводе "долгое время"), привносил в историческое исследование анализ перемен, которые занимают десятилетия и века, но которые и предопределяют (то есть в терминологии синергетики являются параметрами порядка) возможности и вероятности тех событий, которыми занимаются традиционная история ("эпизодическая история", как называет ее Бродель). 

Человечество всегда пыталось заглянуть в будущее. Прогноз в той или иной форме всегда был главной задачей науки. В чем же новизна нынешней ситуации? 

Прежде всего — в масштабности того вызова, с которым столкнулась цивилизация. В настоящее время происходит глобальный демографический переход — резкое замедление роста числа людей на планете. Гиперболический закон, в соответствии с которым росло народонаселение последние 100 тысяч лет, меняется в течение десятилетий. 

Если бы он не менялся, то имел бы место режим с обострением, когда какая-то величина стремится к бесконечности за короткое время. Если бы он не менялся, то к 2025 году на планете должно было бы жить бесконечно много людей. 

Меняются алгоритмы развития. Начинается новая история или постистория, но совсем не в том смысле, как ее понимали постмодернисты. (Ирония судьбы в том, что "конец истории", "постистория" в философии постмодерна — это призыв к игнорированию исторических изменений и прогноз их несущественности в будущем времени. Но происходит нечто прямо противоположное!) 

И в этом контексте, контексте императива будущего, естественно взглянуть на развитие синергетики. И взглянуть, имея в виду прежде всего ее нынешние границы, пределы. Взглянуть не для того, чтобы обозначить межу, за которую не следует заходить. Напротив, для того, чтобы попробовать определить контуры того переднего края междисциплинарных исследований, где можно будет ожидать наиболее серьезных и значимых продвижений.

Самоорганизация, объединение, физические теории 

Я уверен и надеюсь, что я не прав. Искусным экспериментаторам еще, несомненно, предстоит открыть совершенно неожиданные и новые объекты. Природа не могла так быстро истощить запас своих хитростей. 
Ш.Л.Глэшоу. Очарование физики

Один из пределов синергетики и ее не взятых рубежей, как ни странно, связан с физикой. И этот рубеж очень важен. 

В самом деле, следует признать, что физика на сегодняшний день, веоятно, является самой развитой частью естествознания, что именно в эту сферу вкладывались огромные усилия. Кроме того, в ХХ веке удалось создать теоретическую физику — способ познания реальности, отличный и от общей, и от экспериментальной физики. Это обобщение очень высокого уровня. Такого успеха ни в одной из областей естественных и социоестественных наук добиться не удалось. Теоретическая химия до сих пор находится в нежном возрасте. Возможность построения теоретической биологии уже более века является предметом дискуссии, попытка построения теоретической экономики на пути математизации предмета пока не оправдала возлагавшихся надежд. 

Заметим, что и на философию науки именно физика оказала наиболее сильное и глубокое влияние. Достаточно вспомнить отталкивающиеся от опыта развития физики теорию научных революций Т.Куна и концепцию постнеоклассической науки и теоретического знания В.С.Степина. 

Синергетика родилась прежде всего как игра ума физиков-теоретиков, увидевших поразительное сходство в упрощенных математических моделях нелинейных процессов из различных областей физики — из теории лазеров, из гидродинамики, из физической химии. 

И сейчас для синергетики было бы естественно вернуться к истокам, к тем фундаментальным теориям, которые создаются в настоящее время и находятся на переднем крае физической науки. В качестве примера можно привести проблемы физики элементарных частиц, задачи, связанные с космологией и астрофизикой, ту область, где смыкаются нерешенные проблемы физики сверхмалых масштабов и сценарии развития Вселенной (эту область академик Я.Б. Зельдович удачно назвал космомикрофизикой). 

При этом понятно, какое "возвращение в лоно физики" было бы особенно важно и значимо для синергетики. В настоящее время различные междисциплинарные подходы порой очень удачно объединяют, обобщают, классифицируют, позволяют взглянуть с единой точки зрения на множество результатов отдельных научных дисциплин. Однако предсказать новое явление, качественные эффекты, получить принципиальные результаты, совершенно новые для тех областей, которые обобщают и переосмысливают, удается реже, чем хотелось бы. Типичный пример — прекрасно развитый раздел нелинейной динамики — теория катастроф. Простейшие катастрофы были известны и до появления этой красивой и интересной теории. Высшие же катастрофы в естествознании и тем более в гуманитарных науках являются редкой экзотикой. 

Поэтому идеально было бы возвращение, которое привело бы к открытию новых явлений, к новому уровню понимания предмета. 

Объективные предпосылки для этого есть. 

Во-первых, многие фундаментальные физические теории нелинейны. Это и гидродинамика, и общая теория относительности, и множество нелинейных полевых теорий, на которые со времен Гейзенберга возлагают большие надежды. Более того, представления нелинейной науки властно проникают в мир теоретической физики. К примеру, туда проникли такие понятия, как "солитоны", "инстантоны", "дефекты" — типичные порождения нелинейного мира. Анализировать соответствующие физические сущности с позиций синергетики было бы очень заманчиво. 

Во-вторых, коллективные явления, неравновесные фазовые переходы, различные типы упорядоченности — самопроизвольно возникающие структуры — все чаще становятся объектом внимания передовых теоретиков. 

В-третьих, в теоретической физике меняется отношение к проблеме стрелы времени, к необратимым процессам. Еще не так давно атрибутом фундаментальных теорий была их гамильтоновость, представление об обратимом характере физических процессов. Лейтмотивом последних исследований нобелевского лауреата И.Пригожина была необратимость явлений микроуровня, альтернативная формулировка квантовой теории. 

В-четвертых, успехи синергетики и нелинейной науки связаны во многом с вычислительным экспериментом, с компьютерным исследованием возникающих моделей, с появлением новых понятий, возникающих на этой основе. Но это является и основой для развития синергетики. В теоретической физике, как и во многих других областях исследований, также началась эра компьютерного анализа. Все чаще оказывается важным посчитать и построить качественную теорию тех нелинейных уравнений, которые пишут физики-теоретики. Остается удивляться, что теоретикам так долго удавалось обходиться без этого — извлекать следствия из уравнений, не решая их и не представляя их решений. 

В-пятых, магистральный путь фундаментальной физики — это поиск нового синтеза, великого объединения. Но главным предметом синергетики и является синтез. Впрочем, есть и субъективные моменты. Может быть, именно благодаря им этот рубеж синергетикой не взят. 

В самом деле, один из блестящих теоретиков ХХ века Ричард Фейман в свое время писал о том, что в квантовой теории и физике микромира "принцип суперпозиции будет стоять в веках". Но принцип суперпозиции — неотъемлемый атрибут линейного мира! 

В нелинейных системах надо искать более сложные способы объединения, которые позволяют "собирать целое из частей". Выдающийся отечественный ученый С.П.Курдюмов называл такие способы законами организации. И есть всего несколько классов объектов, где эти законы уже выявлены. Иными словами, магию линейности, простоты и принципа суперпозиции развеять оказывается нелегко. Впрочем, в нелинейном мире обычно возникает своя простота, возникают целостность и гармония. Наверно, одним из первых на это обратили внимание математики-прикладники, занимающиеся асимптотическим анализом, этим естественным языком синергетики. По-видимому, первым "асимптотичность" синергетики и постнеклассической науки в целом увидел Р.Г.Баранцев. 

Кроме того, вновь и вновь возникает проблема языка. И профессиональное на высоком уровне овладение теоретической физикой (вспомните знаменитый теорминимум Л.Д.Ландау) и нелинейной динамикой (которая при этом достаточно быстро развивается) требует очень больших усилий. Исследователей, которые эти усилия вложили, пока очень немного. Но первые большие успехи на этом рубеже, естественно, увеличат их число. Обычно успехи быстро приводят к самоорганизации в информационном пространстве — становится ясен магистральный путь и дороги, которые к нему приводят. (Именно поэтому многие философы науки писали, что в своем начале большинство теорий и научных направлений богаче идеями, чем в дальнейшем развитии.) 

Особенно важной, ценной и значимой представляется физическая концепция сознания. Эта теория, выдвинутая в начале 90-х годов Роджером Пенроузом, глубоко синергетична. Она представляет собой попытку синтеза нескольких областей знания с целью построить теорию сознания. При этом ведущая роль отводится физике и процессам самоорганизации, происходящим на квантовом уровне. По идее Р.Пенроуза, пониманию сознания мешает пробел в физических теориях и, в частности, неполнота квантовой механики и непонимание существа дуализма волна-частица и механизма редукции волнового пакета. 

При этом Р.Пенроузом была выдвинута смелая гипотеза об объективной редукции (в противовес вошедшей во все учебники субъективной редукции, связанной с "превращением" квантового объекта в классический в результате его наблюдения). Объективная редукция должна при определенных условиях приводить к самоорганизации квантового ансамбля в некоторое классическое состояние, причем важную роль в этом процессе должны играть гравитационные силы. Предложенная теория оказалась настолько оригинальной, что в настоящее время начата подготовка нескольких экспериментов (в том числе космического) с целью проверки ее следствий. 

В орбиту создаваемой теории сознания входят сейчас теория вычислений, теория сложности, классическая нелинейная динамика с горизонтом прогноза и "эффектом бабочки" (объясняющим появление больших следствий у малых воздействий в нелинейных системах), рождающийся на наших глазах новый раздел биологической науки — нанобиология. 

Успех теории сознания означал бы, что "физический рубеж" синергетикой пройден. Впрочем, сейчас есть и другие интересные попытки продвинуться в этом важном направлении.

Ожидания 

Великое вблизи неуловимо, 
Лишь издали торжественно оно, 
Мы все проходим пред великим мимо 
И видим лишь случайное звено. 
В. Брюсов 

Мы обозначили рубежи, пределы. То, что сейчас еще вне синергетики или на ее границах. И тут, пожалуй, стоит добавить один образ, который невольно возникает при взгляде на современную синергетику. 

Весна. Разлив. Вода поднимается день ото дня, час от часа. И радостно любоваться силой и свободой стихии. Думаешь, что этот поток питают сотни речек и накопленные за зимние месяцы снега. Поток несет щепки, бревна, пену, много всего случайного. Но в этом притяжении потока есть и красота, и сила. Время ясности, точности, чистоты придет позднее, ближе к осени. 

Невольно следишь за вехами на берегу и гадаешь, как высоко поднимается вода, какие из рубежей возьмет, какие пределы себе поставит. Желаешь, чтобы эти пределы были дальше, чтобы самые смелые надежды оправдались. 

Нам довелось застать весну синергетики. У нас есть волнующая возможность ощутить себя частью этого бурного вольного потока. И это прекрасно!