Неравновесная термодинамика Пригожина позволила понять процессы самоорганизации и возникновения когерентных структур в сложных химических, биологических и социальных системах.
Флуктуации и точка бифуркации
Анализ диссипативных систем показал, как в хаотической системе возникают самоорганизующиеся структуры, и помог понять роль флуктуации. Дело в том, что все сложные системы состоят из подсистем, которые непрестанно флуктуируют. И если в классической науке флуктуация – случайное отклонение мгновенного значения от среднего – быстро рассасывается, то в синергетике флуктуации при определенных условиях вырастают до масштабов системы и могут послужить началом образования новой структуры.
Особую роль в этом процессе играет диссипация, то есть рассеяние и превращение энергии в менее организованные формы. И как утверждает синергетика, это есть необходимый этап процесса самоорганизации; именно он способствует появлению регулярной структуры в нелинейной открытой системе [2].
Отдельная флуктуация или комбинация флуктуаций может стать настолько сильной, что вся система в целом не выдерживает и разрушается. В этот переломный момент, который называют «точкой бифуркации[15]» (или особой точкой), возможен переход системы в новое состояние.
Бифуркация
Суть бифуркации лучше всего иллюстрирует витязь на распутье из русских народных сказок, который стоит перед камнем с надписью: «Направо пойдешь – женатому быть, налево пойдешь – коня потеряешь, прямо пойдешь – буйну голову сложишь».
У системы, находящейся в точке бифуркации, ситуация несколько другая, поскольку неизвестно, чего можно ожидать дальше в любом варианте выбора.
Рассмотрим некую универсальную схему эволюционного процесса системы.
На начальном этапе развития происходит медленное изменение свойств системы; этот этап предсказуем с точностью до случайных флуктуаций, не меняющих характер развития.
Но под влиянием поступающих в систему ресурсов (вещества, энергии, информации или «сын привел жену») и складывающихся внешних условий в ней медленно накапливаются количественные изменения, ситуация постепенно обостряется (копятся обиды): между ее отдельными элементами рвутся старые связи (сын и мать не разговаривают) и возникают новые, разрушаются некоторые старые элементы и зарождаются новые. В момент, когда внешние воздействия достигают критического значения или происходит кумуляция внутренних воздействий и параметры системы начинают быстро изменяться, стабильное ранее состояние теряет свою устойчивость и система оказывается в точке бифуркации (возник кризис: так жить больше нельзя).
Перед самоорганизующейся системой открывается множество вариантов (поле) путей развития. Это точка «выбора» дальнейшего пути.
Его определят соотношения между двумя противоположными тенденциями.
С одной стороны, ресурсные потоки и случайные флуктуации провоцируют повышение энтропии системы, что ведет к нарастанию хаоса и в конечном итоге может привести ее к разрушению (хочется послать все подальше и разбежаться). С другой стороны, система стремится сохранить устойчивость за счет переструктурирования и формирования нового порядка и таким образом снизить энтропию (ради ребенка, семьи и любви). Какая из них будет преобладать, зависит от множества случайных факторов и во многом определяется внешними и внутренними условиями, а также качеством поступающих ресурсов.
При подробном знакомстве с ситуацией, возникшей в точке бифуркации, мы обнаружим, что в системе возникло множество диссипативных динамических микроструктур – прообразов будущих состояний системы – фракталов[16], между которыми начинается своеобразная конкуренция, «борьба за выживание» в новых условиях. (Появляется множество вариантов решения семейной проблемы; не знаешь, что и выбрать.)
В результате конкуренции происходит самопроизвольный выбор той структуры, которая наиболее адаптирована к сложившимся на данный момент внешним и внутренним условиям.
Большинство из фракталов нежизнеспособны, так как оказываются невыгодными с точки зрения фундаментальных законов природы (закон сохранения массы – энергии, энтропии – информации, принцип минимизации энергии и т. д.). Они либо разрушаются полностью, либо остаются в качестве рудиментов (обиды иногда выплывают в памяти). Применительно к социальным системам это могут быть остатки прошлого в языке и культуре.
Будущее системы неопределенно и принципиально непредсказуемо в силу фундаментальной роли случайного. Именно случайность выступает творцом будущего. Случайное слабое внешнее воздействие или слабые флуктуации внутренних параметров, возникшие в «нужный момент» и в «нужном месте» системы могут привести ее к большим внутренним изменениям.
Фактор случайности играет немаловажную роль в выборе жизненного пути человеком. Очень красочно и точно описывает по сути синергетическую картину жизни В. В. Набоков: «Есть острая забава в том, чтобы, оглядываясь на прошлое, спрашивать себя, что было бы, если бы… заменять одну случайность другой, наблюдать, как из какой-нибудь серой минуты жизни, прошедшей незаметно и бесплодно, вырастает дивное розовое событие, которое в свое время так и не вылупилось, не просияло. Таинственная эта ветвистость жизни, в каждом былом мгновении чувствуется распутие, – было так, а могло бы быть иначе, – и тянутся, двоятся, троятся несметные огненные извилины по темному полю прошлого».
Флуктуации возникают хаотично, их огромное количество, но большинство из них затухают; остаются только те, которые образуют новые устойчивые структуры – аттракторы[17]. (Для семьи таким аттрактором является любовь!)
Аттрактор как бы притягивает к себе множество траекторий развития системы, определяемых разными значениями начальных параметров, создавая своеобразный конус. Если неустойчивая микроструктура попадает в конус аттрактора, то она неизбежно эволюционирует к устойчивому состоянию. (Такую семью разбить трудно.)
В качестве примера можно рассмотреть ситуацию, сложившуюся в современном обществе. Финансовая система США испытывает такие флуктуации, которые раскачивают всю мировую финансовую систему. Сюда же добавляются флуктуации европейской финансовой зоны. Вслед за этой основной составляющей общества флуктуируют и все остальные его составляющие: политическая, экономическая, социальная и т. д. Система накапливает ошибки, неустойчивость нарастает, общество подошло к точке бифуркации. Вариантов дальнейшего развития много, но какой путь оно выберет?
Достаточно одного непродуманного решения, и общество может ввязаться в войну. А может выбрать путь процветания и мира. Это может быть путь к новому золотому тысячелетию, а может быть и к ядерной зиме. Очень хочется надеяться, что человечество сумеет попасть в конус аттрактора и придет к устойчивому состоянию.
Безусловно, это непросто, ибо поведение системы в точке бифуркации подобно блужданию по лабиринту со множеством тупиков. «Выбор» пути развития осуществляется методом проб и ошибок до тех пор, пока не будет найден оптимальный вариант. Здесь огромную роль играют кооперативные (совместные) процессы, основанные на когерентном взаимодействии элементов зарождающейся фрактальной структуры. Применительно к человечеству речь идет о необходимости согласовать «стратегию природы» и «стратегию человека», то есть прийти к общей стратегии развития, получившей название коэволюции.
И. Р. Пригожин пишет: «Я давно интересуюсь наукой о поведении насекомых, особенно муравьев. В последнее время они достигли немалых успехов. Поражает следующее: каждый муравей, существо в миллион раз меньше человека, знает очень мало и весьма уязвим. Однако сообщество множества особей оказывается экологически весьма устойчивым. Причина успеха – в замечательной коллективной стратегии поведения, развитой системе сотрудничества. Наука наших дней, как мне кажется, тоже коллективная стратегия, помогающая человечеству сохранять устойчивость, стратегия сотрудничества, которое не может быть успешным, если в нем не будут участвовать люди разных стран, представители разных отраслей знания» [9].
Система может находиться в устойчивом состоянии до тех пор, пока по каким-либо причинам вновь не придет в неустойчивое состояние, в новую точку бифуркации. И опять у системы возникнет множество вариантов развития. «Выбрав» какой-то один, она продолжит поступательное развитие до следующей точки бифуркации. И всегда есть внешние факторы (потоки информации, энергии, вещества), которые как бы подталкивают систему к самоорганизации. Например, самоорганизация биосферы осуществляется благодаря энергии солнца, работа лазера – благодаря энергии накачки, и т. д.
