Открытость системы.
Класс систем, способных к самоорганизации, это открытые нелинейные системы. Открытость системы означает наличие в ней источников и стоков, обмена веществом и энергией с окружающей средой. Причем когда речь идет об источнике. Обычно возникает образ некоего точечного или, во всяком случае, локализованного источника. Иначе обстоит дело в случае самоорганизующихся систем. Источники и стоки имеют место в каждой точке таких систем. Это, как говорят, – объединенные источники и стоки. Процессы обмена происходятне только через границы самоорганизующейся системы, но и в каждой точке данной системы.
Чтобы прояснить себе суть происходящих в такого рода открытых системах (средах) процессов, нужно представить себе две прилегающие друг к другу и взаимопроникающие среды ( или качественно отличающиеся слоя, уровня одной и той же среды). В одной среде разыгрываются основные интересующие нас процессы, а другая прилегает к первой в каждой точке и служит для нее некоторой питающей, поддерживающей основой. В каждой точке этой среды происходят процессы обмена: постоянно протекают какие-то необходимые вещества и отходят продукты обмена. Такой системой является, к примеру, кора головного мозга, пронизанная сосудами, питающими мозг. По сути дела, также и всякий город имеет своего рода «кровеносную систему» – разветвленную инфраструктуру (транспорт, связь и т.п.), которая обеспечивает определенное состояние городской жизни в каждой его точке.
Открытость системы – необходимое,но не достаточное условие для самоорганизации: т.е. всякая самоорганизующаяся система открыта, но не всякая открытая система самоорганизуется, строит структуры. Все зависит от взаимной игры, соревнования двух противоположных начал: создающего структуры, наращивающего неоднородности в сплошной среде (работы объемного источника), и рассеивающего, размывающего неоднородности начала самой различной природы. Рассеивающее начало в неоднородной системе может пересиливать, перебарывать работу источника, размывать все неоднородности, создаваемые им. В таком режиме структуры не могут возникнуть.
Но с другой стороны, и при полном отсутствии диссипации, организация спонтанно возникнуть не может. Диссипация в среде с нелинейными источниками играет роль резца, которым скульптор постепенно, но целеустремленно отсекает все лишнее от каменной глыбы. А поскольку диссипативные процессы, рассеяние есть по сути дела, макроскопические проявления хаоса,постольку хаос на макроуровне – это не фактор разрушения, а сила, выводящая на аттрактор, на тенденцию самоструктурирования нелинейной среды.
Эффект создания структур в открытой нелинейной среде связывают с эффектом локализации. Сугубо внутренний и спонтанный эффект локализации порождается именно неравновесностью и открытостью системы. Причем роль источников и стоков энергии неравноценны. За счет стоков могут образовываться стационарные структуры. В данном случае внимание направленно на иного рода эффект локализации – на создание нестационарных (эволюционирующих) структур за счет нелинейных источников энергии.
Мировоззренческий смысл понятия нелинейности.
"Нелинейность" – фундаментальный концептуальный узел новой парадигмы. Можно даже, пожалуй, сказать, что новая парадигма есть парадигма нелинейности.
Нелинейность в математическом смысле означает определенный вид математических уравнений, содержащих искомые величины в степенях больше 1 или коэффициенты, зависящие от свойств среды.Нелинейные уравнения могут иметь несколько (более одного)качественно различных решений. Отсюда вытекает физический смысл нелинейности. Множеству решений нелинейного уравнения соответствует множество путей эволюции системы, описываемой этими уравнениями (нелинейной системы).
Особенности нелинейного мира состоят в том, что при определенном диапазоне изменений среды и параметров нелинейных уравнений не происходит качественного изменения картины процесса. Несмотря на количественное варьирование констант, сохраняется притяжение того же аттрактора, процесс скатывается на ту же самую структуру, на тот же самый режим движения системы. Но если мы перешагнули некоторое пороговое изменение, превзошли критическое значение параметров, то режим движения системы качественно меняется: она попадает в область притяжения другого аттрактора.
Парадоксально, что в одной и той же среде без изменения ее параметров могут возникать разные структуры, выступающие в качестве аттракторов, разные пути ее развития. Более того, изучая разные стадии развития процессов в открытой нелинейной среде, можно описать качественное изменение картины процессов, в том числе переструктурирование – усложнение и деградацию – организации среды. Причем это происходит опять-таки не при изменении констант среды, а как результат саморазвития процессов в ней.
В мировоззренческом плане идея нелинейности может быть эксплицирована посредством:
· идеи многовариантности, альтернативности, как часто говорят, путей эволюции;
· идеи выбора из данных альтернатив;
· идеи темпа эволюции(скорости развития процессов в среде);
· идеи необратимости эволюции.
Особенности феномена нелинейности состоят в следующем.
Во-первых, благодаря нелинейности имеет силу важнейший принцип "разрастания" малого, или "усиления флуктуаций". При определенных условиях нелинейность может усиливать флуктуации, значит делать малое отличие большим, макроскопическим по последствиям.
Во вторых, определенные классы открытых нелинейных систем демонстрируют другое важное свойство – пороговость чувствительности. Ниже порога все уменьшается, стирается, забывается, не оставляет никаких следов в природе, науке культуре, а выше порога, наоборот, все многократно возрастает.
В-третьих, нелинейность порождает своего рода квантовый эффект – дискретность путей эволюции нелинейных систем (сред).То есть на данной нелинейной среде возможен отнюдь не любой путь эволюции, а лишь определенный спектр путей. Выше отмеченная пороговость чувствительности определенных классов нелинейных систем, кстати, также является показателем квантовости.
В четвертых, нелинейность означает возможность неожиданных, называемых в философии эмерджетными, изменений направления движения процессов. Нелинейность процессов делает принципиально ненадежными и недостаточными весьма распространенные до сих пор прогнозы-экстраполяции от наличного. Ибо развитие совершается через случайность выбора пути в момент бифуркации, а сама случайность (такова она уж по природе) обычно не повторяется вновь.
Переоткрытие времени.
Для создателей ньютоновской картины мира любой момент времени в настоящем, прошлом и будущем был неотличим от любого другого момента времени. Именно в ньютоновской системе закрепилось название обратного времени.
Столкновение теорий, конфликт между бытием и становлением свидетельствуют о том, что новый поворотный пункт уже достигнут и возникла настоятельная необходимость в новом синтезе. Такой синтез обретает свою форму в наше время, столь же неожиданную, как и все предыдущие синтезы. Мы снова являемся свидетелями замечательной конвергенции исследований, каждое из которых вносит свой вклад в выяснение природы трудностей, присущих ньютоновской концепции научной теории.
Ньютоновская наука претендовала на создание картины мира, которая была бы универсальной, детерминистической и объективной, поскольку не содержала ссылки на наблюдателя, полной, поскольку достигнутый уровень описания позволял избежать "оков" времени.
Идеал лапласовского детерминизма вдохновлял творцов теорий скрытых параметров десятилетия после создания квантовой механики и разработки концепции вероятностной причинности вплоть до осуществленного в самое последнее время экспериментального доказательства полноты квантовой механики. Однако представление об обратимости во времени законов физики, органично связанное с пониманием причинной связи как однозначной, продолжает оставаться символом фундаментальности в методологическом сознании подавляющего большинства физиков и сейчас.
Упомянув о времени, мы подходим к самому существу проблемы. Что такое время? Следует ли нам принять ставшее традиционным после Канта противопоставление статического времени классической физики субъективно переживаемому нами времени? Вот что пишет об этом Карнап:
"Эйнштейн как-то заметил, что его серьезно беспокоит проблема "теперь". Он пояснил, что ощущение настоящего, "теперь", означает для человека нечто существенно отличное от прошлого и будущего, но это важное отличие не возникает и не может возникнуть в физике. Признание в том, что наука бессильна познать это ощущение, было для Эйнштейна болезненным, но неизбежным. Я заметил, что все происходящее объективно может быть описано наукой. С одной стороны, описанием временной последовательности событий занимается физика, с другой стороны, особенности восприятия человеком времени, в том числе различное отношение человека к прошлому, настоящему и будущему, может быть описано и (в принципе) объяснено психологией. Но Эйнштейн, по-видимому, считал, что эти научные описания не могут удовлетворить наши человеческие потребности и что с "теперь" связано нечто существенное, лежащее за пределами науки"2. The Philosophy of Rudolph Carnap. /Ed. P. A. Schilpp.-Cambridge University Press, 1963.
Подобно Эйнштейну, Бергсон начал с субъективного времени и, отправляясь от него, двинулся к времени в природе, времени, объективированному физикой. Но, с точки зрения Бергсона, такая объективизация лишила время прочной основы. По этой причине Бергсон ввел различие между физическим временем и длительностью - понятием, относящимся к экзистенциальному времени.