Russian
| English
"Куда идет мир? Каково будущее науки? Как "объять необъятное", получая образование - высшее, среднее, начальное? Как преодолеть "пропасть двух культур" - естественнонаучной и гуманитарной? Как создать и вырастить научную школу? Какова структура нашего познания? Как управлять риском? Можно ли с единой точки зрения взглянуть на проблемы математики и экономики, физики и психологии, компьютерных наук и географии, техники и философии?"

«СИНЕРГЕТИКА: СТАНОВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОГО МЫШЛЕНИЯ» 
И.С. Добронравова

Итак, мы будем использовать термин «целостность» в двух смыслах: как обозначение открытого незамкнутого процесса становления системы целым (предмет) и как обозначение свойства (признака) системы, уже ставшей целым, свойства «быть целым». Различие словоупотребления будет очевидно из контекста.

Открытость, незамкнутость самоорганизующейся системы как целостности особенно ярко проявляется в критических точках, т. е. при тех значениях параметра, когда возникают бифуркации (норые решения уравнений). Ситуации возникновения бифуркаций связаны с неустойчивым состоянием системы, когда дальнейший путь ее эволюции не определен однозначно: в точке бифуркации решения уравнений раздваиваются.

И. Пригожин подчеркивает, что «вблизи фазового перехода мы имеем два «наиболее вероятных значения»… и флуктуации между этими двумя… значениями становятся весьма существенными» [62, 148]. Именно флуктуации определяют выбор между этими значениями и соответственно путь эволюции системы, причем следует иметь в виду, что сами флуктуации крупномасштабны и резко отличаются от средних значений параметров в исходном состоянии среды. Неустойчивость, открытость системы (в смысле проблематичности выбора дальнейшего пути) являются чертами становящейся целостности: «Вблизи критической точки химические корреляции становятся крупномасштабными. Система ведет себя как единое целое, несмотря на то, что химические взаимодействия носят короткодействующий характер» [62,148].

Неоднозначность возможностей, принципиальная роль случайности делает поведение становящейся целостности необратимым: движение в нелинейных диссипативных системах невоспроизводимо по начальным условиям. Однако для того чтобы необратимость в поведении самоорганизующейся целостности выступала в качестве момента развития, она не должна сводиться к невоспроизводимости этого поведения при воспроизведении начальных условий. Конечно, подойдя вновь к критическому значению параметра, система может в точке бифуркации в силу высокой вероятности флуктуации иного рода выбрать иной путь. А если система проходит ряд последовательных бифуркаций, ее судьба оказывается тем более неповторимой. При этом движение системы может усложниться в смысле роста упорядоченности, о чем свидетельствуют расчеты,- энтропия уменьшится [38, 15-19], хотя на первый взгляд это усложненное движение будет восприниматься как хаос: движение потока жидкости, например, приобретает все более сложный турбулентный характер, крупные вихри как самоорганизованные целостности дробятся; частота колебаний в радиотехнической или химической системе может последовательно удваиваться или стохастически меняться и т. д. При этом, однако, новизна самоорганизующихся целостностей будет преходящей и, так сказать, непринципиальной, поскольку здесь нет еще возможности сохранения ставшего, его воспроизведения, т. е. перехода от процесса становления целостности к его результату.

Необратимость, связанная не только с появлением, но и с удержанием нового, хотя и предполагает в качестве своего условия неустойчивое поведение исходной среды, с необходимостью требует устойчивости вновь сформировавшихся систем.

В синергетике понятие диссипативной структуры отражает именно устойчивые результаты самоорганизации. Попробуем проверить, соответствуют ли объекты, сопоставляемые этому понятию, категории «целое» в том ее понимании, которое характерно для диалектической философской мысли.

Итак, понятие целого предполагает устойчивость, повторяемость, воспроизводимость процесса становления. Очень четко эти черты органического целого зафиксировал Шеллинг: «Изменение, обращенное на самое себя, приведенное в покой,- это как раз и есть организованность… Покой является выражением органического образования (структуры), хотя постоянное воспроизведение такой успокоенности возможно лишь благодаря непрерывно идущему внутри изменению» [81, 209-210].

Понятие структурной устойчивости, играющее важную роль в теории самоорганизации, открывает большие возможности для рассмотрения диссипативных структур как органического целого. Дело в том, что образование таких структур не зависит ни от разброса в начальных условиях, ни (коль скоро они уже образовались) от флуктуаций значений параметров. Например, «все свойства автоволны в вбзбужденной среде полностью определяются лишь характеристиками самой среды» [39, 8], скорость, амплитуда и форма автоволны не зависят от начальных условий, система как бы «забывает» их. Математически это может выражаться возникновением так называемого предельного цикла для траектории в фазовом пространстве решений соответствующих уравнений, т. е. со временем любая начальная точка в фазовом пространстве приближается к одной и той же периодической траектории [62, 113]. Это означает, что диссипативная структура способна к самовоспроизведению. Возникновение предельных циклов — не единственная форма поведения систем в «закритической» области их существования. Но в любом случае устойчивые диссипативные структуры характеризуются периодичностью своего поведения. Так, автокаталитические химические реакции, играющие важную роль в жизнедеятельности организма, имеют циклический характер. Известна, например, модель Эйгена, в основе которой лежит идея перекрестного катализа: «Нуклеотиды производят протеины, которые в свою очередь производят нуклеотиды. Возникает циклическая схема реакций, получившая название гиперцикла. Когда гиперциклы конкурируют, они обнаруживают способность, претерпевая мутацию и редупликацию, усложнять свою структуру» [62, 121].

Таким образом, диссипативные структуры можно рассматривать как органическое целое, воспроизводящее условия своего существования во взаимодействии со средой и способное к саморазвитию. Возникает вопрос: достаточна ли степень устойчивой целостности, которая свойственна диссипативным структурам как органическому целому, для того, чтобы послужить основой возникновения структур более высокого уровня организации? В известном смысле — да, в качестве частей, выполняющих определенную функцию в целом. Мы уже упоминали о том, какие функции выполняют автоволновые процессы в развитом организме; понятие диссипативной структуры успешно применяется при синергетическом описании процессов морфогенеза, т. е. конкретного становления живого организма, формирования им своих частей. Но в этом случае речь идет скорее о воспроизведении известного целого, чем о становлении принципиально новой целостности, для которой целые предшествующего уровня развития выступают лишь как элементы, из которых новая становящаяся целостность уже может формировать себе части. Но для того чтобы выступить в качестве элемента, система должна обладать особенно высоким уровнем устойчивой целостности.

Вообще говоря, в философии целостность наивысшего уровня ассоциируется с понятием «тотальность». Гегель писал: «Отдельный круг именно потому, что он есть в самом себе тотальность, прорывает границу своей определенности и служит основанием более обширной сферы…» [25,100].

Этот аспект проявления тотальности — как бы вовне — в принципе можно было бы сопоставить со способностью сложной системы, обладающей высокой степенью устойчивой целостности, выступить в качестве элемента иного целого: «Целое — есть поэтому круг, состоящий из кругов, каждый из которых есть необходимый- момент»… [25, 100].

Однако если мы подходим к элементу как к проявленной вовне тотальности, то это обязывает к соответствующему взгляду на него изнутри как на конкретное, которое «есть развертывающееся в самом себе и сохраняющее единство, т. е. тотальность» [25, 100].

Таким образом, к системам, способным выступать в качестве элементов, следует, очевидно, подойти исторически, с точки зрения их становления, чтобы понять основания их устойчивой целостности как тотальности.
Исторический подход в физике применяется пока в основном в рамках синергетики, а сложные системы, способные выступать в качестве элементов (ядра, атомы, молекулы-фундаментальные структурные единицы материи), являются предметом традиционных физических теорий с их внеисторическим подходом. Значит, речь идет опять-таки о сопоставлении «физики возникающего» и «физики существующего».

Нам представляется, такое сопоставление, проведенное на методологическом уровне, может быть полезно, по крайней мере, по двум пунктам. Во-первых, вычленив физический критерий устойчивой целостности для тех физических систем, которые продемонстрировали свою способность выступать в качестве элементов, мы можем проверить, соответствуют ли этому критерию диссипативные структуры. Во-вторых, следует поискать пути применения исторического подхода, свойственного теориям самоорганизации, к структурным единицам вещества, чтобы выяснить, корректно ли по отношению к ним употребление категории «тотальность».

§ 3. ЕДИНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОЙ ЦЕЛОСТНОСТИ ЖИВЫХ И НЕЖИВЫХ СИСТЕМ

Критерий устойчивости замкнутой физической системы, принятый в методологии линейной физики (энергия внутреннего взаимодействия элементов системы больше энергии внешних воздействий), заведомо неприменим к состояниям, далеким от равновесия. Неравновесные системы принципиально открыты, поскольку и энергетически малое воздействие, если оно резонансно характеристическим особенностям системы, может привести к существенным изменениям. В этом смысле понятие замкнутой (не обменивающейся со средой веществом), а тем более изолированной (не обменивающейся со средой энергией) системы соответствует лишь некоторым искусственно созданным и специально поддерживаемым ситуациям (термостат, например), а по отношению к природным объектам оказывается основанным на идеализации.

Более того, названный нами критерий ограничен уже по отношению к квантовым представлениям, поскольку внешнее воздействие может быть воспринято квантовой системой не при любой его энергии, а лишь при определенном, характерном для данной системы значении. Эти характеристические значения различаются для ядер, атомов, молекул на порядки, что и определяет существование иерархии уровней структурной организации материи или «квантовой лестницы». Так удачно был назван В. Вай-скопфом [22, 46-53] тот абстрактный объект физической картины мира, который позволяет соотнести на основе квантовых принципов предметы разных физических теорий. Квантовая физика дает основание для объяснения устойчивости всех сложных систем, поскольку она выдвигает основания устойчивости их элементарных составляющих. Дискретность энергетических состояний ядер, атомов, молекул как квантовых систем определяет характеристические значения квантов энергии, которые эти системы могут поглощать, и соответственно наличие собственных характеристических частот спектров их излучения и поглощения.

Интересно, что спектры ядер, атомов, молекул имеют «одночастичный» характер, т. е. представляют собой набор узких дискретных линий, в отличие от широкополосных спектров коллективных связанных состояний многочастичных образований. Между тем сами ядра, атомы, молекулы также являются многочастичными системами, однако имеют линейные «одночастичные» спектры, т. е. выступают как одна частица, что и позволяет им играть роль элементов по отношению к системам более высокой ступени квантовой лестницы. Если, как мы условились, считать эту способность проявлением тотальной целостности (тотальности) сложных систем, то в качестве физического критерия тотальности можно выдвинуть «одночастичность» спектров действия системы, т. е. наличие у нее собственных характеристических частот .

На уровне квантовомеханической теории свойство целостности выражается через описание системы одной волновой функцией. Такое свойство проявляется не только микроскопическими объектами (ядро, атом, молекула). Существуют макроскопические квантовые эффекты (сверхпроводимость, сверхтекучесть), при которых система ведет себя как целое и описывается одной волновой функцией. Равновесные фазовые переходы второго рода приводят к образованию таких макроскопических квантовых структур за счет снятия хаотичных тепловых перемещений микрочастиц при сверхнизких температурах и установления глобальной когерентности их движения.

Однако для того чтобы система обладала высокой устойчивостью, необходима еще и периодичность волновой функции, описывающей систему. «Если гамильтониан имеет дискретный спектр,- пишет И. Пригожин,- то и изменение волновой функции периодично» [62, 184]. В свою очередь существование дискретных энергетических состояний системы (дискретный спектр гамильтониана) проявляется в дискретности спектров ее излучения и поглощения, а периодичность волновой функции свидетельствует об устойчивости системы, воспроизводящей себя как целое. Таким образом, И. Пригожин вплотную подходит к возможности формулировки того физического критерия устойчивой целостности систем, который мы рассматриваем. Но И. Пригожина интересует как раз неустойчивость, необратимость неравновесных фазовых переходов. И он подчеркивает, что необратимость процессов может иметь место при выполнении необходимого условия, которое состоит в существовании непрерывного спектра функции Гамильтона для системы [62, 184].

Таким образом, то различие незамкнутой, становящейся целостности, необратимой в своей невоспроизводимости, и целого на уровне тотальности, воспроизводящего процесс своего становления и сохраняющего себя как его известный результат, то философское различие, о котором шла речь в предыдущем параграфе, может быть выражено математически. Обобщая условие необратимости, сформулированное для квантовых систем, И. Пригожин пишет: «Необратимость может возникать в классических и квантовых системах, причем в обоих случаях только при условии, что оператор Лиувилля имеет непрерывный спектр» [62, 266]. Дискретный спектр энергетических состояний системы и наличие собственных характеристических частот, связанных с переходом между этими состояниями, — это в соответствии с приводимым нами критерием признак тотальной целостности системы.

Итак, различие между объектами физики возникающего и физики существующего может быть выражено математически, но связь между ними еще не столь ясна. Правда, существует объект, сконструированный на основе квантовой механики, который оказался прототипом синергетической системы [75, 26]. Это лазер. Неравновесный фазовый переход, осуществляемый при определенной мощности накачки, приводит к тому, что атомы рабочего тела лазера начинают действовать скоррелированно, в результате чего лазер испускает монохроматический свет. Когерентность лазерного излучения — это, как и в случае со сверхпроводимостью, макроскопический квантовый эффект, но достигаемый в открытой системе за счет получения энергии извне.

Однако лазер как синергетическая система не обладает даже той степенью структурной устойчивости, которую проявляют, например, диссипативные структуры. Дело в том, что предельные циклы в решении нелинейных уравнений могут появляться только при наличии особых точек. чего нет в случае с лазером. Таким образом, хотя между становящейся целостностью процессов самоорганизации и тотальной целостностью структурных единиц материи можно расположить с позициий категориального анализа диссипативные структуры как целое, являющееся результатом процесса становления, все же это не дает еще оснований говорить ни о самоорганизации устойчивых систем квантовой физики, ни об устойчивости диссипативных структур, достаточно высокой, чтобы они могли выступать в качестве элементов других систем. Между тем последовательное проведение идеи развития в современной научной картине мира требует и того и другого. Действительно, вопросы типа генезиса химических элементов или соотношения популяции и организма занимают важное место в реализации эволюционного подхода в современном естествознании.

Новые возможности для решения поставленных выше мировоззренческих вопросов и методологических проблем появились благодаря новым открытиям в области физики живого. Предваряя дальнейшее изложение, скажем, что техническое развитие производства генераторов электромагнитного излучения сверхвысокой частоты открыло перед исследователями такую область частот электромагнитного поля, к воздействию которых живые организмы оказались неожиданно чувствительны. Так, хотя электромагнитное поле в этом диапазоне особенно сильно поглощается водой (поэтому в солнечной радиации у поверхности земли эти частоты практически отсутствуют — их поглощают водяные пары в атмосфере), а живые организмы на Земле содержат много воды, воздействие на точно определенных частотах низкоинтенсивным полем очень сильно (носит резонансный характер). Ниже будет показано, почему возникла мысль о возможности выработки единого физического критерия целостности для живых и неживых систем [9, 24] при экспериментальном обнаружении резонансного воздействия электромагнитного излучения (в диапазоне миллиметровых волн) на живые системы — от простейших [27, 452-469] до человека [6, 60-63: 7, 24-32].

Эксперименты показали, что человеческий организм с функциональными нарушениями способен различать ничтожное изменение частоты внешнего электромагнитного излучения миллиметрового диапазона. При воздействии на точки акупунктуры, связанные с «больными» органами меридианами в соответствии с картографией иглорефлексотерапии, электромагнитными полями с очень низкой (нетепловой) интенсивностью от нескольких квт/см2 до долей мквт/ см2 на определенных частотах в диапазоне 50-70 Ггц наблюдается терапевтический эффект.

Сенсорный отклик организма и аппаратурная регистрация изменений его физиологического состояния позволяют осуществлять настройку на «терапевтическую» частоту. Для нас важно подчеркнуть следующее:

  1. точки воздействия могут находиться на больших (метр и более) расстояниях от «больного» органа и соответственно от области регистрируемых ощущений, т. е. организм реагирует на внешнее воздействие как целое;
  2. прохождение «резонансной» частоты при настройке может иметь либо триггерный, либо гауссовский характер, причем в последнем случае относительная ширина гаус-совского типа иногда составляет доли процента, т. е. организм проявляет наличие характеристических частот одночастичного типа;
  3. микроволновая резонансная терапия (так был назван этот метод лечения) оказалась эффективной для широкого класса заболеваний: от язвы желудка и 12-перст-ной кишки до склероза, костных болезней и психических расстройств (к настоящему времени это проверено более чем на 4000 больных), т. е. воздействие со строго определенной частотой вызывает переход системы в другое энергетическое состояние, как в квантовой системе;
  4. по мере выздоровления реакция организма на электромагнитное поле ослабевает, и здоровые люди практически не чувствительны к потокам такого уровня, т. е. когда организм переходит в устойчивое состояние, он не чувствителен к флуктуациям.

Оценки показывают, что большие белковые молекулы, взятые изолированно, могут иметь колебательные уровни в диапазоне 10′°-10″ Ггц, однако в конденсированной среде их энергетический спектр должен стать квазинепрерывным без дискретных состояний, способных воспринять внешнюю информацию в указа.нном частотном диапазоне. Вещество живого организма является конденсированной средой. Тем не менее обнаруженные резонансные полосы имеют ширину одночастичных спектральных линий. Это свидетельствует о дискретности энергетических состояний живых систем, поразительно аналогичной дискретности энергетических состояний таких устойчивых квантовых физических систем, как ядро, атом, молекула.

То обстоятельство, что именно такой (одночастичный) характер носят спектры действия живых организмов, дает возможность предположить, что физические основания устойчивой целостности живого организма те же, что и на других ступенях квантовой лестницы: живой организм является квантовой системой. Тогда в качестве универсального физического критерия устойчивой целостности фундаментальных структурных единиц материи может выступать наличие у них собственных характеристических частот.

Возможность применения понятий квантовой физики (волновая функция, ее фаза, дискретность состояний, вырождение уровней и т.д.) к описанию макроскопических явлений определяется наличием в системе глобальной когерентности поведения ее элементов. Она может достигаться при фазовых переходах второго рода (сверхпроводимость, сверхтекучесть) или при неравновесных фазовых переходах (когеренция лазерного излучения, эффект Джозефсона) за счет самоорганизации.

Применительно к биологическим системам понятие когерентного возбуждения впервые ввел Фрелих [85, 613- 617]. Он показал, что за счет метаболической накачки в нелинейной среде формируется мода коллективных колебаний ансамбля однотипных клеток с частотой, соответствующей нижайшему одночастичному колебательному состоянию.

Экспериментальная фиксация проявления в резонансных эффектах характеристических частот живых организмов и теоретические указания на возможность их объяснения на основе понятия самоорганизации демонстрируют фундаментальную значимость синергетического подхода при описании биологических систем. -Возможности этого подхода не исчерпываются созданием математических моделей самоорганизующихся процессов в однородных системах организма (ритмика сердечных сокращений, электрическая активность мозга, дифференциация структур крыла дрозофилы).

Как экспериментальные и модельные данные, так и существующие представления о ходе биохимических реакций в организме [55, 202] говорят о том, что в нем должны обязательно существовать автоволновые процессы. Вопрос состоит лишь в том, какие масштабы они захватывают. За счет обычной диффузии это возможно только в ограниченных объемах (к примеру, внутри клетки), ибо организм представляет собой сугубо неоднородную среду, и неоднородности оказывают существенное влияние на характер развития процесса.

Приведенные соображения говорят в пользу высказываемой неоднократно ранее гипотезы о роли собственных электромагнитных полей в регуляции и синхронизации внутриклеточных процессов в целом организме. С этой точки зрения физическим агентом, осуществляющим роль переносчика информации об интенсивности некоторой реакции в заданном объеме ткани биообъекта, может быть электромагнитное поле в форме электромагнитной волны, спиновой волны или волны продольной поляризации. Важно, чтобы длина эффективного взаимодействия между «излучателем» и «приемником» была больше морфологических неоднородностей. Комбинация дальнодействующего электромагнитного поля с диффузионными процессами может выступить фактором, обеспечивающим кооперативность метаболических процессов в организме в достаточно больших объемах. Для математического описания поведения такого типа структур могут использоваться системы нелинейных дифференциальных уравнений и их решения в виде предельных циклов. Это особый вид автоволновых процессов, с которыми связывают накопление и циркуляцию энергии метаболизма.

С. П. Ситько и др. было высказано предположение [65, 60-63], что известные в иглорефлексотерапии «меридианы» и являются по сути пространственными решениями упомянутой системы уравнений, задающими векторное поле потока энергии метаболизма (трехмерные метаболические «вихри», выделяемые в определенном объеме активной среды). Этот поток может осуществлять в организме и информационное, и энергетическое воздействие, поскольку двенадцать основных меридианов проходят своими «внутренними ходами» через все жизненно важные органы тела: сердце, легкие, желудок и т. д., а на их «внешних ходах» расположены точки акупунктуры — селективные по частоте приемники внешних «пусковых сигналов». Проводя анализ численных решений модельных уравнений, записанных для простейших случаев, Ф. Кайзер [35, 250-285] показал сильную зависимость положений и формы предельных циклов от начальных условий, частоты и интенсивности таких сигналов, особенно в окрестностях особых точек, которые в нашем случае можно отождествлять с точками акупунктуры. Такая гипотеза позволяет трактовать сенсорную реакцию «в больном» органе как энергетический ответ организма на коррекцию пространственного положения соответствующего предельного цикла через особые точки.

Безусловно, строгое аналитическое решение задачи предполагает знание конкретного микроскопического механизма, ответственного за формирование когерентного электромагнитного поля. Основываясь на экспериментальных данных (ширина резонансов примерно 0,1 %, а величина энергии отдельных квантов (2-3)10-4 эВ), можно значительно ограничить круг моделей, пригодных для соответствующего описания, поскольку, как указывалось, дискретные переходы в области 5- 10′°-5- 10″ Ггц в неживых многочастичных системах должны отсутствовать. В живой же материи они возможны только в тех случаях, когда состояния, генерирующие эти переходы, выделяются на тепловом фоне. Известно несколько теоретических моделей, обеспечивающих такую возможность. В концепции Фрелиха [85, 613-617] предполагается, что за счет нелинейных процессов химический потенциал системы тождественных молекул может сместиться в район наиболее низкого коллективного колебательного состояния, обеспечивая при Бозе-конденсации большую неравновесную заселенность последнего за счет энергии метаболических процессов. Часть ее и накапливается в предельных циклах на частоте накачки этого состояния.
Известна модель солитонного транспорта энергии вдоль белковых молекул, предложенная А. С. Давыдовым [84, 83-115]. Теоретически обоснована резонансная фотодиссоциация долгоживущих солитонов на экситон и локальную деформацию при значениях частот внешнего поля 3- 10′°-7- 10′° Ггц, т. е. существует возможность такого рода вмешательства в ход метаболических процессов.

Кроме того, было высказано предположение [66, 65], что информационная связь с внешним полем и транспорт энергии вдоль пространственных траекторий предельных циклов могут быть обусловлены спиновыми состояниями белковых молекул. Эта гипотеза нашла экспериментальное подтверждение [8, 58-83].

Вкратце предлагаемая Ситько и Сугаковым гипотеза означает следующее. Электромагнитные волны диапазона 45-65 Ггц, возникая в организме в результате переходов между подуровнями триплетного спин-спинового расщепления, обеспечивают универсальную дальнодействующую когерентность, которую не ограничивают неоднородности реальных живых структур. Роль короткодействующих активаторов могут выполнять ферментативные комплексы, активность которых, как известно [19, 152], триггерным образом зависит от ориентации спина внешних электронов в активных центрах. Как видим, рассмотрение живого организма как целостной физической системы при развитом понимании целостности в физике не означает редукции биологии к физике, поскольку причина того, что система оказалась целостной и в физическом смысле, имеет биологический характер. Действительно, возникновение предельных циклов, обеспечивающих физическую целостность системы, связано с нелинейностью в системе; нелинейность существует за счет химической энергии метаболизма, а основа метаболизма — биологический обмен веществ, т. е. все формы движения работают каждая на своем уровне и в тесной связи друг с другом; соответственно коррелируются методы естественных наук при описании живого. Значит, естествознание подошло к такому уровню развития, когда живая система может быть понята в своей специфической целостности только в том случае, если целостность эта прослежена во всех аспектах существования живого.

Высокая степень общности законов самоорганизации, их применимость в равной мере к физическим, химическим, биологическим, экологическим и другим системам, с одной стороны, создает предпосылки для синтеза естественнонаучного знания, а с другой — совершенно меняет ситуацию в осуществлении интеграционных процессов в науке. Речь идет прежде всего о соотношении методов естественных наук при исследовании живого.

До тех пор, пока физика занималась устойчивыми равновесными системами, применение физических методов, ориентированных на редукцию, на сведение свойств системы к свойствам элементов и их взаимодействий, было возможно лишь при анализе структуры биологического объекта. Целостность живых организмов, их способность к эволюции могли быть обнаружены лишь методами биологической науки. Несоответствие между методологическими установками наук, использовавшихся при изучении живого, создавало больше трудности для теоретического синтеза получаемых ими результатов; сведения об атомно-молекулярной структуре биологических объектов, даваемые физикой и химией, не сопрягались с биологическим знанием о функциях, выполняемых структурными элементами, организованными в части биологического целого.

Сейчас, когда физика и химия подошли к проблеме становления, оказалось, что у этих наук открылась возможность для исследования биологических систем как целостных образований. Действительно, если живой организм является целостной системой, то, очевидно, целостность его должна обеспечиваться на всех уровнях: и на биологическом, и на химическом, и на физическом. Другой вопрос, насколько близко та или иная наука подошла к тому, чтобы объяснить эту целостность со своих позиций. Если физика, химия, биология выработали свои критерии целостности, то и целостная биологическая система должна отвечать всем этим критериям.

Таким образом, мы рассматриваем живой организм как квантовую систему и диссипативную структуру, образовавшуюся в результате неравновесного фазового перехода и постоянно воспроизводящую себя благодаря процессам самоорганизации.
Указанный подход позволяет выделить среди диссипативных структур живые организмы как особый класс устойчивых целостных систем. Очевидно, к ним в полной мере можно отнести категорию тотальности. Во-первых, внешне они проявляют себя как высокоустойчивые системы. Во-вторых, организмы способны выступать в качестве элементов в экологической пирамиде (биогеоценоз в данном случае выступает как целое, формирующее себе в качестве частей популяции из элементов, которыми и оказываются особи определенного вида, т. е. живые организмы). В-третьих, сам живой организм-это «развертывающееся в самом себе и сохраняющее себя единство, т. е. тотальность, и лишь посредством различия и определения различий может существовать их необходимость и свобода целого» [25,100].

Попытке подойти к структурным элементам вещества как к результату самоорганизации (т. е. перейти от аналогии между некоторыми диссипативными структурами и квантовыми системами к аналогии между квантовыми системами и самоорганизующимися структурами) будет посвящен следующий параграф.

§ 4. ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КВАНТОВОЙ СИСТЕМЫ КАК САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СТАВШЕГО ЦЕЛОГО

Мировоззренческое значение современной революции в физике трудно переоценить, ведь она оздает основу для выработки единой научной картины мира, как компонента науч-ного мировоззрения. Действительно, единая научная картина мира в принципе должна представлять собой генерализованный синтез частонаучных картин мира, опирающийся на целостный образ природы в ее саморазвитии. Для того чтобы основанный на принципе развития синтез был осуществлен, этот принцип должен выступать в качестве организующего начала во всех синтезируемых-картинах мира, а также эксплицироваться в закономерностях, общих для процессов развития, изучаемых разными областями науки.

Оба эти условия начали осуществляться при развертывании современной революции в естествознании: синергетика изучает общие закономерности становления сложных систем, а физическая картина мира, долгое время при всех изменениях остававшаяся антиэволюционистской, начинает перестраиваться на основе исторического подхода к отражаемым ею объектам. Собственно, осуществление названных условий представляет собой единый процесс, поскольку перестройка физической картины мира на эволюционистский лад основана на освоении идей самоорганизации всей физической наукой.

Следовательно, речь идет о мировоззренческом значении той методологической проблемы соотношения «физики существующего» и «физики возникающего», решение которой определит, на какой основе будет обеспечено единство физического знания. Либо выведение линейной «физики существующего» как частного случая, соответствующего условиям применимости идеализирующих представлений, из нелинейной «физики возникающего», либо сведение последней к особо сложным вариантам динамики систем, фундаментальные основы существования которых уже описаны «физикой существующего», — такова методологическая альтернатива, стоящая перед современной физикой. Ее культурное значение почти трагически обрисовано И. Пригожиным и И. Стэнгерс в их книге «Порядок из хаоса» [63, 432]. Трудно переоценить и мировоззренческое значение решения этой проблемы, о котором шла речь выше. Переосмысление всего физического знания с позиций идей самоорганизации — необходимый момент построения новой, эволюционистской физической картины мира.

Именно в контексте этих мировоззренческих и методологических вопросов и раскрывается смысл аналогии между тотальной целостностью живого организма как самоорганизующейся диссипативной структуры и устойчивостью структурных единиц вещества, позволяющей им выступать в качестве элементов систем более высокого уровня организации.

Практически речь идет об одном из вариантов возможности рассмотреть ядро, атом, молекулу как результат процессов самоорганизации. Только такой подход позволит вписать их в историю саморазвития природы физической картины мира, основанной на принципе развития. Только такой подход позволит рассмотреть их как целое, как результат становления, способный к самовоспроизведению, а тем более обсуждать вопрос о применимости к этим объектам понятия тотальности (тотальной целостности). Действительно, целое как тотальность может быть рассмотрено лишь исторически конкретно, т. е. как «развертывающееся в самом себе и сохраняющее себя единство» [25, 100]. Это условие выполняется, на наш взгляд, при попытке рассмотреть интересующие нас объекты как продукт самоорганизации, т. е. как бы «изнутри», в становлении. Обнаружение того обстоятельства, что живой организм отвечает тому же физическому критерию устойчивости целостности, что и основные структурные единицы вещества, являющиеся квантовыми системами, послужило основанием для проведения аналогии между живым организмом и квантовой системой. В процессе развертывания этой аналогии оказалось, что квантовые свойства живого организма определяются тем, что он является самоорганизующейся системой, воспроизводящей свою целостность как диссипативная структура особенно высокого уровня устойчивости. Мы обозначили в соответствии с философской традицией такую устойчивую целостность самовоспроизводящегося и саморазвивающегося объекта понятием «тотальность».

Основываясь на обнаруженном совмещении в живом организме свойств квантовой системы и самоорганизующейся диссипативной структуры, проведем теперь обратную аналогию между квантовыми системами и живым организмом, т. е. рассмотрим квантовые системы особенно высокого уровня устойчивости (ядра, атомы, молекулы) как самоорганизующиеся и самовоспроизводящиеся структуры (возможность применения к ним понятия «диссипатив-ность» проблематична и требует уточнения). Если такую аналогию удастся провести и обосновать, то это и будет основанием того отнесения к структурным единицам вещества категории «тотальность», которое мы провели в § 2 этой главы, исходя из категориального анализа в рамках категорий «целостность», «целое», «тотальность» процессов формообразования, исследуемых современной физической наукой.

Теоретическим основанием проводимой нами аналогии служит создание унитарных калибровочных теорий физических взаимодействий, дающее возможность рассматривать спектр существующих элементарных частиц как результат спонтанного нарушения локальных симметрий на ранних стадиях развития Вселенной. Построение космологических моделей, воспроизводящих исторические процессы становления элементарных частиц, ядерного синтеза, образование химических элементов как процессы самоорганизации, в настоящее время уже началось.
Итак, определим фундаментальные структурные единицы вещества — ядро, атом, молекулу — как результаты самоорганизации материи на соответствующих уровнях. Количественной мерой уровня служит интенсивность взаимодействия с внешней средой, определяющая энергию связи образовавшейся стабильной системы. Таким образом, иерархию уровней структурной организации материи (или «квантовую лестницу»), отражавшую в современной физической картине мира строение материи, мы будем рассматривать как результат предшествующей самоорганизации.

Следует иметь в виду, что поскольку мы проводим категориальный анализ, необходимо каким-то образом зафиксировать на категориальном уровне отличие подхода с позиций теории самоорганизации к тем качественным скачкам, с которыми связано формирование структурных единиц вещества, от подхода линейной физики. Дело в том, что с точки зрения равновесной термодинамики образование ядерных, атомных, молекулярных структур можно рассматривать аналогично образованию кристаллических структур при понижении температуры, т. е. как равновесный переход. Увеличение упорядоченности, т. е. понижение энтропии, здесь можно связать с больцма невским принципом упорядоченности [59, 512].

Больцман, рассматривая энтропию как меру неупорядоченности системы, показал, что термодинамическое равновесие -замкнутой системы характеризуется максимумом энтропии и связано с предельно неупорядоченным состоянием. Максимальная упорядоченность равновесной системы, обменивающейся энергией (но не массой) с внешней средой при заданной температуре, определяется минимумом свободной энергии. Равновесие достигается при низких температурах, минимальной энергии и малой энтропии. Примером равновесной упорядоченной структуры является кристалл. При нагревании эта структура разрушается, сменяясь менее упорядоченным движением молекул в расплаве и их хаотическим движением в газе (соответственно растет и энтропия). Аналогично при повышении температуры упорядоченное движение электронов в атоме сменяется их беспорядочным движением в плазме, а при дальнейшем существенном увеличении энергии разваливаются ядра и начинают беспорядочное движение их структурные элементы.

Однако при попытке пройти описанный путь в направлении, соответствующем увеличению упорядоченности, а не ее уменьшению, т. е. в направлении, соответствующем историческому движению становления структурных единиц вещества, представления о равновесных фазовых переходах обнаруживают свою ограниченность, а идеи самоорганизации представляются весьма перспективными. Так, с их помощью могут быть сняты методологические трудности в объяснении образования оболочечной структуры ядра, нашедшие, в частности, отражение в исторически закрепившейся терминологии («магические» ядра, «магические» числа). Речь идет о методологическом обосновании самопроизвольности формирования самосогласованного потенциала системы сильновзаимодействующих нуклонов в отсутствие силового центра. Теория самосогласованного ядерного потенциала лежит в основе оболочечных моделей ядра, которые не только объясняют явления «магич-ности», ной являются теоретической основой количественных методов в ядерной физике, предсказывающих значения характеристических частот ядерных переходов, спины и четности дискретных энергетических состояний ядра как устойчивой квантовой системы.