Самоорганизация в живой и не живой природе

Первые сомнения в классической концепции развития возникли в 1920-е годы в результате создания новой модели расширяющейся Вселенной, которая сменила старую стационарную модель. Согласно новым представлениям, наша Вселенная возникла 15-20 млрд. лет назад в результате Большого взрыва и лишь постепенно пришла к современному состоянию, которое также не является стабильным. При этом эволюция шла от простейшего хаотического состояния к современному упорядоченному.

Затем новые эволюционные идеи проникли и утвердились в химии, геологии, экологии и других науках. Но до середины XX века по-прежнему считалось, что для неживой материи основной тенденцией является стремление к разрушению и лишь жизнь, представляющая стремление к упорядоченности и организованности, противостоит этой основной тенденции. Это противоречие впервые было четко зафиксировано в книге известного физика-теоретика Э. Шредингера "Что такое жизнь?".

В то же время к середине XX века была сформулирована общая теория систем и основы кибернетики. В них было установлено, что все системы являются открытыми, т.е. постоянно обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей средой. Поэтому решить проблему развития в физике и, самое главное, найти подходы к решению вопроса о тепловой смерти Вселенной удалось только тогда, когда физика обратилась к понятию открытой системы. Тогда же было установлено, что при определенных условиях в открытых системах могут возникать процессы самоорганизации.

Самоорганизация – это скачкообразные природные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем упорядоченности по сравнению с исходным.

Критическое состояние – это состояние крайней неустойчивости, достигаемое открытой неравновесной системой в ходе предшествующего периода плавного, эволюционного развития. Ключ к пониманию процессов самоорганизации находится в исследовании взаимодействия открытых систем с окружающей средой.

Особое значение для утверждения этих взглядов в науке сыграла модель развивающейся Вселенной, в соответствии с которой в ее развитии ясно просматривается нарастающее усложнение строения. В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная представляла собой смесь элементарных частиц, свободно превращавшихся друг в друга при гигантской температуре. Затем, по мере снижения температуры, появились существующие сегодня элементарные частицы, ядра атомов водорода и гелия и, наконец, сами атомы этих элементов. Далее однородная газовая смесь, которой была Вселенная, начала уплотняться и превратилась в галактики и звезды. Внутри звезд образовались все остальные химические элементы таблицы Менделеева, после чего стало возможным появление планет. На некоторых из них (по крайней мере, на Земле) смогла появиться жизнь, а затем и разум. Таким образом, открытия в космологии подтверждали, что самоорганизация является фундаментальным принципом Природы, лежит в основе наблюдаемого развития от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

Но общие теории самоорганизации появились лишь в 1970-е годы. К их созданию ученые шли разными путями: Г. Хакен, создатель синергетики, – из квантовой электроники и радиофизики; И. Пригожин, основатель неравновесной термодинамики, – из анализа специфических химических реакций. Были ученые, изучавшие эти процессы: в биологии – М. Эйген, в метеорологии – Е. Лоренц, а также автор теории катастроф Р. Том. Постепенно эти ученые начали выходить за рамки своих узких дисциплин, стали замечать аналогию между математическими моделями и концептуальными системами, описывающими разные на первый взгляд процессы. Так стало формироваться убеждение, что во всех этих явлениях есть единая основа, позволяющая создать общую теорию самоорганизации материи. Этому способствовал и системный подход, утвердившийся к этому времени в науке. Созданная теория самоорганизации очень хорошо дополняла системный подход. Если кибернетика делала акцент на анализе динамического равновесия в сложных системах с отрицательной обратной связью, устраняющей возникшие отклонения, то синергетика исследовала механизмы возникновения сложных систем в ходе процессов самоорганизации на основе положительной обратной связи, накапливающей изменения и приводящей к разрушению старой и возникновению новой системы. Сегодня общая теория самоорганизации развивается в основном в рамках двух наук – синергетики и неравновесной термодинамики, во многом дополняющих друг друга.

Но что отличает естественное от искусственного, живое от неживого, человека от всех прочих? Это отношение ко времени, то, как система осваивает время. Один из основателей теории ноосферы Альфред Кожибски так характеризовал основное эволюционное назначение разных форм жизни: "Растения осваивают энергию (например, фотосинтез). Животные осваивают пространство (поиск пищи, раздел территорий и т.д.). Человек осваивает время, как существо социальное, он связывает его в культуре и наследует свой опыт потомкам". И время, следуя И. Пригожину, становится основным объектом постнеклассической парадигмы науки XXI века – науки об открытых, эволюционирующих, самоорганизующихся, самоописывающихся, самовоспроизводящихся системах, неизбежно проходящих в своем развитии фазы кризисов и стабильности, расцвета и упадка. Стартовав с эволюционной эмпирики Дарвина в XIX веке, этот подход в XX столетии был обогащен теорией систем и кибернетикой, нелинейной динамикой и теорией катастроф, фрактальной геометрией, теорией динамического хаоса и теорией сложности, современной и традиционной философией. Теперь он опирается на универсалии точного естествознания, мягко транслируемые в общекультурное русло, и за последнюю четверть века оформился в широкое трансдисциплинарное научное направление – синергетику.