7.4. Закономерности самоорганизации

Главная идея синергетики – это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды. При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения. В химии такое явление называют автокатализом.

Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется не гладко и не просто, но неизбежно. Самоорганизация переживает точки бифуркаций. Вблизи точек бифуркаций в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов здесь резка возрастает. В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие. В точке бифуркаций система как бы колеблется перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация может послужить началом эволюции системы в некотором определенном направлении, одновременно отсекая при этом возможности развития в других направлениях.

Как выяснилось, переход от Хаоса к Порядку поддается математическому моделированию. В природе существует не так много универсальных моделей такого перехода. Качественные переходы в самых различных сферах действительности (в природе и обществе) подчиняются одним и тем же математическим сценариям.

Знание основных бифуркаций позволяет облегчить исследование реальных систем (физических, химических, биологических), в частности, предсказать характер новых движений, возникающих в момент перехода системы в качественно другое состояние, оценить их устойчивость и область существования.

Основными условиями формирования новых структур являются открытость системы, нахождение ее вдали от точки равновесия и наличие флуктуаций. Неустойчивость и неравновесность определяют развитие систем. В особой точке бифуркации флуктуации достигают такой силы, что организация системы может разрушиться. Разрешение кризисной ситуации достигается быстрым переходом диссипативной системы на новый, более высокий уровень упорядоченности, который получил название диссипативной структуры. Это и есть акт самоорганизации системы. Поскольку флуктуации случайны, то и выбор конечного состояния системы является случайным, неоднозначным, причем процесс перехода одноразовый и необратимый. В процессе перехода все элементы системы ведут себя согласованно, хотя до этого они находились в состоянии Хаоса.

Общая схема эволюционного процесса как процессов самоорганизации сводится к следующему (Рис.7.3):

• относительное стабильное n –ое состояние системы утрачивает устойчивость. В качестве причин, вызывающих потерю устойчивости, выступают временные изменения внутреннего состояния или наложение граничных условий. Наиболее характерными причинами эволюционной неустойчивости являются появление новой моды в движении, новой разновидности молекул в химии, нового вида в биологии. Этот новый элемент в рассматриваемой динамической системе приводит к потере устойчивости состояния системы;

• неустойчивость, обусловленная новым элементом, запускает динамический процесс, который приводит к дальнейшей самоорганизации системы, и система порождает новые упорядоченные структуры;

• по завершении процесса самоорганизации система переходит в эволюционное состояние (n+1). После n-го эволюционного цикла начинается новый (n+1)-й эволюционный цикл.

Рис.7.3. Схема эволюционного процесса

Характерно, что реальная эволюция никогда не заканчивается, она каким-то образом находит выход из тупика, и этим выходом является новый цикл самоорганизации. Каждый частный эволюционный процесс переводит систему в новую, в определенном смысле более высокую эволюционную ступень, а процесс в целом обладает спиральной структурой.

Для разработки теории эволюции необходим анализ действующих и определяющих последовательность состояний системы условий, сил и механизмов.

Особое значение придается следующим факторам:

• способности уменьшения энтропии системы путем обмена энергией и веществом с окружающей средой;

• неравновесному характеру системы, находящейся на закритическом расстоянии от термодинамического равновесия;

• нелинейности;

• способности к самовоспроизведению, т.е. к образованию относительно точных копий исходной системы и подсистем;

• существованию нескольких устойчивых состояний системы, зависимости текущего состояния от предыстории, потенциальной способности к хранению информации;

• конечности времени жизни системы, связанной с ней непрестанной смене поколений и процессу обновления;

• отбору систем и механизмов с благоприятными свойствами из большого числа возможных конкурентных процессов;

• стабильности системы при случайной ошибке в процессе репродукции как источнику новых структур, механизмов и информации;

• обработке информации, т.е. способности к ее созданию, хранению, воспроизведению и использованию;

• оптимизации и адаптации, способности подстраиваться к изменяющимся внешним условиям, существованию критериев оптимизации;

• морфогенезу, т.е. формообразованию системы и ее органов;

• образованию эталонов с тенденцией к увеличению многообразия и сложности;

• ветвлению, т.е. все более сильному расщеплению реального и в еще большей мере потенциального пути эволюции;

• сетевой структуре с тенденцией к образованию все более сложных соотношений и зависимостей между подсистемами;

• единству действия случайных и необходимых факторов;

• дифференциации, специализации и распределению функций подсистем;

• объединению систем путем соединения в целое все более возрастающей сложности и все большей потенции к действию;

• иерархическому строению систем, элементы которых вложены один в другой (существование параметров порядка);

• ускорению эволюции, т.е. постоянному нарастанию средней скорости эволюционного процесса вследствие механизмов обратной связи.

Эволюционно-синергетическая парадигма отражает направленность развития мирового целого на повышение своей структурной организации. Вся история Вселенной – от момента сингулярности до возникновения человека и развития общества – предстает как единый эволюционный процесс на основе процессов самоорганизации. Важную роль в парадигме универсального эволюционизма играет идея отбора. Все новое возникает как результат отбора наиболее эффективных формообразований, неэффективные новообразования отбраковываются. В настоящее время эволюционно-синергетическая парадигма является основной в естествознании. С одной стороны, она дает представление о мире как целостности, позволяет видеть законы и явления в их единстве, а с другой – ориентирует естествознание на выявление конкретных закономерностей самоорганизации и эволюции материи на всех ее структурных уровнях.

Синергетика показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы – это история образования все более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации – от низших и простейших к высшим и сложнейшим.

Синергетика как наука о самоорганизующихся системах создавалась усилиями естествознания. Но постепенно идеи синергетики становятся одной из методологических основ общественных и гуманитарных наук. Синергетический подход в этих областях начинается с использования ключевых понятий синергетики для описания сложных социально-гуманитарных явлений. А вслед за этим обнаруживается сходство поведения совершенно несхожих систем. Оказывается, что социальные, физические, биологические объекты исследований при всем своем очевидном различии и несводимости друг к другу подчиняются одним и тем же фундаментальным началам, а значит, их поведение может описываться в принципе одинаковыми моделями. Это положение является одним из важнейших в утверждающейся в современной науке эволюционно- синергетической парадигме.

Представления об общих закономерностях эволюции сложных систем, к которым относятся и социальные системы, обусловливает перспективность синергетических идей для обществоведения и гуманитарного знания. В экономике, политике, истории имеют дело со сложными, необратимо эволюционирующими системами. Самоорганизующиеся физические системы выполняют в синергетике роль прототипа при исследовании социокультурных систем.

На основе общих положений синергетики можно осмысливать ход исторического развития, оценивать роль той или иной личности или отдельных слоев в исторических катаклизмах. В точке бифуркации даже ничтожные обстоятельства могут определить ход последующей эволюции системы. С синергетической точки зрения эволюционный процесс, проходя через точки бифуркации, приобретает свойства уникальности, неповторимости.

На бифуркационном этапе истории существует множество факторов, каждый из которых способен принципиально и непредсказуемо повлиять на ход исторических событий. К таким факторам относится и личностный фактор. Действия энергичной личности, реализующей свои устремления в таких условиях, часто становятся своеобразной «флуктуацией», которая и определяет выбор сильно неравновесной социальной системой ветви своей дальнейшей эволюции.