Рождение нового объединяющего направления в науке – синергетики – связано с именем известного западногерманского физика-теоретика, профессора Штутгардского университета Германа Хагена. Главная задача синергетики – выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. По мнению одного из пионеров синергетического направления в теории диссипативных процессов у нас в стране С.П. Курдюмова. в отличие от кибернетики, здесь акцент ставится не на механизмах управления и обмена информацией, а на принципах иерархического построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения.
Сам Г. Хаген определяет синергетику как область науки, которая "занимается изучением систем, состоящих из многих подсистем самой различной природы, таких, как электроны, атомы, молекулы, клетки, нейроны, механические элементы, фотоны, органы, животные и даже люди", и которая позволяет рассмотреть, "каким образом взаимодействие таких подсистем приводит к возникновению пространственных, временных и пространственно-временных структур в макроскопических масштабах".
Формирование нового научного направления всегда связано с внедрением новых понятий, новых терминов. Формирование синергетики подтверждает это правило. Выше уже упоминались такие понятия, как "система", "самоорганизация", "нелинейность", "бифуркации", "флуктуации", "энтропия", "диссипация", "диссипативные системы" и др. Они полностью вошли в синергетику, составляют непременную принадлежность ее языка, хотя и не являются для нее специфичными. Есть и более специфичные термины, например "аттракторы", "фрактали", "привлекающий хаос". С учетом имеющихся данных литературы, их содержание может быть разъяснено следующим образом.
Аттрактор (от латинского слова "attrachere" – притягивать) – это своеобразный "конус", объединяющий траектории множества слагаемых процессов и приводящий неравновесную систему в состояние относительно устойчивого равновесия. То есть это цель, конечная (в смысле завершения определенной фазы активных преобразований) направленность поведения сложной нелинейной системы в целом или отдельных ее подсистем.
Иными словами, под аттрактором понимается пространственное изображение цели, к которой устремляются несколько направленных функциональных алгоритмов, если каждый из них представить в виде траектории алгоритмической цепи последовательных элементарных процессов. При этом имеется ввиду, что направленность сопряженных процессов определяется общей мотивацией, которая реализуется в некой притягивающей силе.
Иногда представление об аттракторе описывается на примере поведения мячика в воронкообразной яме. Помещенный в любую точку, мячик в силу гравитации неизбежно скатывается на дно ямы. Исходя из такого представления, в работах по теории автоматизированных систем управления аттрактор нередко изображается в виде "потенциальной ямы". При этом как бы иллюстрируется ситуация, когда процесс, начинающийся в любой точке аттрактора, устремляется к самой нижней точке в силу гравитации. Таким образом, подчеркивается значение движущей силы, определяющей общую устремленность функциональных процессов в пределах аттрактора. Тогда углубление "потенциальной ямы" будет способствовать стабилизации аттрактора, поскольку возмущения, обусловленные нелинейностью элементарных функциональных процессов, окажутся недостаточными для "выплескивания из ямы" их сопряженного выражения.
В физиологии и медицине представления о движущих силах функциональных аттракторов оказываются значительно более сложными и неоднозначными. Так, сложный процесс сопряжения функциональных алгоритмов неспецифической реакции срочной адаптации организма к чрезвычайной или критической ситуации осуществляется по принципу доминанты, научное обоснование которой, как уже упоминалось, связано с работами выдающегося отечественного физиолога А.А. Ухтомского, относящимися к началу нынешнего столетия. Этот принцип определяет направленность срочной переориентации термодинамического потенциала организма в целях обеспечения адаптационных процессов. Такая переориентация имеет сложные механизмы реализации, среди которых важная роль принадлежит детерминированным физиологическим реакциям, их конституциональным или типовым модификациям, а также психологическим факторам, формирующим поведенческие реакции в социальной сфере.
Невозможно не подивиться прозорливости, простоте и ясности суждении великого русского врача Н.И. Пирогова, который задолго до формирования современных научных представлений и внедрения понятий синергетики сумел обозначить то, что начинает проявляться в полной мере лишь спустя столетие. В предсмертных записях Н.И. Пирогова, относящихся к 1879–1881 годам и названных им "Вопросы жизни. Дневник старого врача, писанный исключительно для самого себя, но не без тайной мысли, что может быть когда-нибудь прочтет и кто другой", есть свидетельство осознания того, что "с самого начала нашего бытия и до конца жизни все органы приносят к нам и удерживают в нас целую массу ощущений, получая впечатление то извне, то из собственного своего существа. Мы не ощущаем наших органов, но ни один орган не может не приносить от себя ощущений в общий организм, составленный из этих органов. Ни один орган, как часть целого, не может не напоминать беспрестанно о своем присутствии этому целому. И вот эта вереница ощущений извне и изнутри, без сомнения известным образом регулируемых и поэтому скажу лучше – свод, ансамбль ощущений и есть наше Я".
Таким образом, в русской словесности имеется свое, более емкое и, пожалуй, более поэтичное изображение аттрактора – свод, то есть единение, сведение естественного движения любой точки к центру в России этот феномен издавна использовался при строительстве и росписи православных храмов. Внутренняя поверхность их куполов при зрительном восприятии живописи создает особое ощущение высоты и устремленности к вершине купола. В физиологии человека данное обозначение приобретает обособленный смысл. Оно указывает на существование не только детерминированных реакций, но и психогенной, нравственной доминанты при функциональной сопряженности в условиях чрезвычайной ситуации. Следует учитывать, что человек представляет собой не только биологическую систему, но и существо социальное, личность. Именно личностные качества человека определяют устойчивость его поведенческой доминанты, формирующей функциональный аттрактор в экстремальной ситуации. А деформация личности вследствие экстремального потрясения влечет за собой снижение силы поведенческой доминанты и как следствие – нарушение функционального аттрактора.
Представление об аттракторе значительно усложняется, если организм воспринимается как глубоко интегрированная сложная много уровневая иерархическая система. Тогда оказывается, что каждая из функций, реализующих аттрактор на основе доминанты в масштабах целого организма, в свою очередь формируется на основе аттракторов, обеспечивающих эту функцию на молекулярном и клеточном уровнях. Таким образом, создается сложная многоступенчатая система аттракторов, реализующаяся в поведенческих реакциях на уровне целого организма.
Ситуацию, создающуюся в организме в условиях патологического срыва срочной адаптационной реакции, отражает воспринятое из синергетики понятие о "странном" аттракторе. Как уже упоминалось выше, согласно теоретическим положениям, сформулированным И. Пригожиным и И. Стингерс, на различных этапах своего развития сложные неравновесные процессы проходят критические точки, в которых осуществляется выбор дальнейшего пути через так называемые "бифуркации". Отклонение одного или нескольких функциональных процессов от детерминированного алгоритма приводит к тому, что фазовые их траектории не сходятся в единой точке, а как бы блуждают ("странствуют") в ограниченной области фазового пространства. В данном случае определение "странный" означает не столько необычность аттрактора, сколько его нестабильность. Конечные точки каждой из функциональных траекторий вместо того, чтобы сойтись воедино, постоянно беспорядочно смешаются одна относительно другой наподобие броуновского движения молекул газа, что, как известно, соответствует представлению о физическом хаосе. В этом случае взаимодействие функциональных процессов становится случайным и плохо поддается прогнозированию.
Фрактали, фрактальные объекты, фрактальные множества – это объекты, обладающие свойствами самоподобия в пределах сложной системы (или сложной структуры). Малый фрагмент структуры такого объекта подобен по свойствам более крупному фрагменту или структуре в целом. Надо сказать, что идея фрактальности, еще не получив своего терминологического выражения, широко использовалась в медицине для подкрепления принципа "лечения подобного подобным". Эта идея присутствовала и в мировоззренческих позициях медицины древнего Востока, и в представлениях Парацельса о "макрокосме" и "микрокосме". Присутствует она и в современной гомеопатии. Думается, что плодотворный резерв идеи фрактальности для теоретической и практической медицины еще не исчерпан. И стремление к использованию общих естественных закономерностей в теории экстремального состояния организма человека также исходит из идеи фрактальности мира, позволяющей использовать в клинической медицине некоторые общенаучные закономерности.
Такое стремление проявляется не на пустом месте. Использование основных положений и понятий синергетики предоставляет ключ к научному описанию многих природных явлений, в основе которых лежат нелинейные процессы. Одним из подобных явлений, достаточно часто упоминаемым в литературе по синергетике, является фазовая химическая реакция Белоусова-Жаботинского, известная как "химические часы". Феномен реакции состоит в том, что окисление органической кислоты (лимонной или малоновой) в присутствии ионов цезия или железа, которые одновременно выполняют роль и катализатора, и окрашенного индикатора, при определенных условиях включает более 20 элементарных стадий и протекает циклично. При этом гомогенный раствор с большой точностью периодически меняет окраску. Реакция Белоусова-Жаботинского представляет не только наиболее изученный пример химических часов, но обладает и другими свойствами самоорганизации, что позволяет рассматривать ее в качестве прототипа различных диссипативных структур, присутствующих в живых организмах.