человек и ноосфера. Никита Николаевич МоисеевЧеловек и ноосфера
 Скачать 2.57 Mb.
|
|
Глава II. Механизмы эволюции Основы единого языка За последние годы многое удалось понять в том, что мож- но назвать механизмами эволюции (или развития), как про- исходит изменение структуры (организации) материи, как и почему возникает новое качество, что является двигателем любого процесса самоорганизации. Становится все более по- нятным, что единый процесс мирового развития – это не иг- ра случая. Он имеет определенную направленность – про- исходит непрерывное усложнение организации. Это резуль- тат взаимодействия объективной необходимости со столь же объективной стохастичностью нашей Вселенной. Реальность такова, что необходимость вовсе не исключает случайность, но определяет потенциальные возможности развития, кото- рые согласовываются законами природы. Единый процесс развития охватывает неживую приро- ду, живое вещество и общество. Это три уровня органи- зации материального мира – звенья одной цепи. Поэтому естественно попытаться описать здесь процесс развития на едином языке, в рамках единой схемы, с использованием общей терминологии. Такое связанное описание процессов развития резко упрощает саму технологию системного ана- лиза всех биосферных процессов и процессов взаимодей- ствия природы и общества. Но дело не только в этом. Создание единого языка для описания единого процесса развития позволяет наглядно увидеть генетическую связь между его отдельными фрагмен- тами. Однако, чтобы создать такой язык, необходимо прежде всего решить проблему ключевых понятий и расширения их смысла по мере расширения области использования языка описания. В качестве таких ключевых слов, которые могут быть ис- пользованы для описания общих свойств основных механиз- мов развития и неживых материальных структур, и живо- го вещества, и организации общественной жизни, я пред- лагаю использовать «дарвиновскую триаду»: изменчивость, наследственность, отбор. Эти слова в моей интерпретации должны нести, разумеется, более широкий смысл, чем тот, который им придавался в эволюционной теории. Условимся называть изменчивостью любые проявления стохастичности и неопределенности. Они составляют есте- ственное содержание всех процессов микромира, но, конеч- но, имеют место и на макроуровне. Неопределенность и сто- хастичность – это объективная реальность нашего мира. Он так устроен, что изменчивость лежит в основе функциони- рования всех механизмов нашего мира, на любом уровне его организации. Этот факт порождает многочисленные проблемы фило- софского и специального научного характера. И далеко не всегда мы умеем их объяснить. Многие из причин, порожда- ющих стохастичность и неопределенность, нам часто быва- ют неясны. И тем не менее изменчивость является фактом, одним из основных эмпирических обобщений, с которыми нам непрерывно приходится сталкиваться. И мы часто апел- лируем к ней как к исходному понятию при объяснении яв- лений и процессов живой и неживой природы. Вместе с тем изменчивость – случайность и неопределенность – проявля- ется не сама по себе, а в контексте необходимости, то есть законов, управляющих движением материи и развитием ее организационных форм. Классическим примером, показывающим, что стохастич- ность, как проявление изменчивости, соседствует с детерми- нистскими законами, является развитое турбулентное дви- жение. В этом на первый взгляд абсолютно хаотическом дви- жении жидкости всегда можно обнаружить своеобразную строгую упорядоченность. Оно подчиняется строгим физи- ческим законам – законам сохранения в первую очередь, – в нем наблюдается стабильность средних характеристик, су- ществуют определенные формы организации (коэффициен- ты сопротивления, средние значения завихренности и т. д.). Но объяснить возникновение турбулентности без обра- щения к случайности (случайным внешним воздействиям) невозможно. И по существу, все развитие нашего мира пред- ставимо некоторой моделью своеобразного турбулентнооб- разного движения. Таким образом, все наблюдаемое нами – это единство случайного и необходимого, стохастического и детерминированного. И еще раз: мир так устроен, что случайность и неопреде- ленность – это его объективные характеристики. Это эмпи- рический факт. Это необходимость, и с ней мы не можем не считаться. К ней должно привыкнуть наше мышление так же, как мы привыкли к теории относительности, уравнению Шредингера и другим «невероятностям» нашего современ- ного мира, которые нам постоянно открывают физика и дру- гие естественные науки. Случайность и неопределенность понятия вовсе не тож- дественны. Они пронизывают все уровни организации мате- рии. Процессы, протекающие в неживой материи (та же тур- булентность, броуновское движение и т. д.), процессы биоло- гические (типичный пример – мутагенез), социальные про- цессы (к примеру, конфликты) – все они подвержены дей- ствию случайностей, которые мы далеко не всегда можем проследить так, чтобы понять их источник, а тем более пра- вильно учесть, делая анализ и прогнозируя события. Но хотя глубинный смысл изменчивости часто бывает неясен, именно оно создает то «поле возможностей», из которого потом возникает многообразие организационных форм, наблюдаемых и изучаемых нами, особенно долгожи- вущих образований. Она же вместе с тем служит и причиной их разрушения. Такова диалектика самоорганизации (синер- гетики). Одни и те же факторы изменчивости стимулируют и созидание, и разрушение. Не меньшую роль стохастичность и неопределенность иг- рают в повседневной жизни людей, порождая, в частности, неоднозначность отображения реального мира в своем со- знании, а значит, неопределенность в своем поведении и ре- акции на воздействия окружающего мира. Второй важнейший фактор, определяющий процессы раз- вития, – наследственность. Этим термином мы будем обо- значать не только способность материи сохранять свои осо- бенности, но и ее способность изменяться от прошлого к бу- дущему, способность «будущего зависеть от прошлого». Будущее, конечно, определяется прошлым далеко не од- нозначно, в силу той же стохастичности. В реальности та- кая однозначность представляется совершенно исключи- тельным явлением. Поэтому факт наследственности означа- ет лишь то, что понять возможности будущего нельзя без прошлого. (Может быть, отсюда и происходит тот живой ин- терес к истории, который присутствует практически у каж- дого человека.) Иногда понятие наследственности отождествляется с по- нятием причинности. Но это разные понятия. Наследствен- ность лишь одна из составляющих причинности, как, впро- чем, и изменчивость. Только вся триада – изменчивость, на- следственность, отбор – достаточно полно раскрывает смысл термина «причинность». Примечание. Наследственность – это термин, отражающий влияние прошлого на будущее. И часто, не зная хорошо прошлого, мы относим многие наблюдаемые факты к числу случайных. Можно привести много примеров, иллюстрирующих это положение. Оно показывает, что в ряде случаев явления, которые мы относим к изменчивости, оказываются на самом деле следствием феноменов, имевших место в прошлом. Это обстоятельство имеет самостоятельный интерес и заслуживает специального исследования. Оно означает, в частности, что между понятиями «наследственность» и «изменчивость» не всегда можно провести четкую разграничительную линию. Все это имеет глубокую связь с принципиальной неустойчивостью тех процессов, с которыми нас сводит Природа. Третье, и, пожалуй, самое трудное, понятие дарвиновской триады – отбор. Биологи трактуют его соответственно сво- ей дисциплине, в результате чего стала обычной такая его интерпретация: выживает сильнейший, наиболее приспосо- бившийся, то есть выживает тот, кто выжил! Внутривидо- вой отбор потому и называется отбором, что он отбирает те признаки, те особенности, которые, возникнув в результате действия случайных факторов (мутаций), затем передаются в будущее за счет действия механизма наследственности. Конечно, подобная трактовка механизма естественного отбора крайне упрощенна, это лишь его скелет. Но она вы- ражает тот образ мышления, которому мы обязаны достиже- ниями современного эволюционного процесса. Мне, представителю «точного естествознания», пытаю- щемуся воссоздать образ единства мирового эволюционно- го процесса, недостаточно подобных интерпретаций фунда- ментального термина «отбор». Мне необходима его более широкая трактовка, позволяющая распространить понятие отбора на объекты неживой природы с одной стороны, и про- цессы, протекающие в обществе, – с другой. Но прежде чем этим заняться, вернемся еще раз к понятию изменчивости. Не так давно было открыто и изучено явление, получив- шее название «странный аттрактор». Оказалось, что тра- ектории многих детерминированных динамических систем могут полностью заполнять некоторый фазовый объем: в лю- бой окрестности любой точки этого объема всегда будут на- ходиться точки, принадлежащие траектории одной и той же системы, порожденные одним и тем же начальным состоя- нием. Более того, этот объем будет притягивать и остальные траектории системы. Движения таких систем характеризуются высшей степе- нью неустойчивости: две любые сколь угодно близкие точки будут порождать совершенно различные траектории. Такие особенности движения были названы в математике некор- ректностями. Французский математик Ж. Адамар считал, что в «правильных физических теориях» всегда должна иметь место корректность: малым причинам должны отве- чать малые следствия. Если задача оказывается некоррект- ной, то она согласно Адамару была неправильно поставлена. Этот принцип Адамара, который долгое время играл важ- ную роль в математической физике, теперь приходится пе- ресматривать. Процессов, которым свойственна «некоррект- ность», в природе гораздо больше, чем это было принято ду- мать еще несколько десятилетий тому назад. Траектории по- добных систем, в частности систем, обладающих «странным аттрактором», несмотря на то, что они порождаются (описы- ваются) вполне детерминированными уравнениями, подоб- ны траекториям, порождаемым случайным процессом. Они не только хаотичны, но и из. – за сильной неустойчивости их развитие невозможно прогнозировать: любая сколь угодно малая неустойчивость в вычислениях, а они неизбежны при работе электронных вычислительных машин, ведет к совер- шенно неправильным результатам. В связи с этими свойства- ми «странного аттрактора» и из-за аналогичных «неустойчи- востей» невольно возникает целый ряд вопросов. Вот, может быть, главные из них. Если явление «странного аттрактора» или ему подобные – типичные явления природы, то не заставляет ли оно нас уви- деть стохастичность макромира в совершенно ином свете? Может быть, для ее объяснения нет необходимости исполь- зовать соображения, связанные со стохастичностью микро- мира? В самом деле, ведь процессы, порождающие «странный аттрактор» (или аналогичные явления «универсальности», по Фойгенбауму), приводят к поведению систем, неотличи- мых от случайных процессов. А ведь они возникают «сами по себе» в системах вполне детерминированных, не подвер- женных каким-либо случайным возмущениям! И далее. Может быть, принципиальные «некорректно- сти» и неустойчивости, порождающие хаос и неупорядочен- ность, – это естественное состояние материи, ее движения, на фоне которого время от времени лишь как исключитель- ные явления возникают более или менее устойчивые образо- вания? Может быть, только эти образования мы и способны видеть и изучать, а все остальное происходит без свидетелей, и мы способны регистрировать лишь финальные события? Если встать на эту точку зрения, то, возможно, имеет смысл назвать принципами отбора те причины, которые в нашем «некорректном» мире приводят к существованию более или менее устойчивые образования, которые мы только и можем фиксировать в наших наблюдениях? Перечисленные вопросы относятся к числу очень непро- стых. И на них у меня нет удовлетворительных ответов. Все они тесно связаны с другими, еще более глубокими вопро- сами: что такое в действительности законы природы? В одной из моих книг (см.: Моисеев H. Н. Человек, среда, общество. М., 1982, с. 19–20) я говорил о них как о некото- рых моделях, отражающих те или иные черты реальности с той точностью, с которой мы сегодня способны их предста- вить или воспроизвести. Мы видим и реагируем на происхо- дящее. Наш опыт показывает, что кажущийся хаос случай- ностей рождает нечто определенное и закономерное. Вот по- чему законами природы мы не можем назвать что-либо иное, кроме тех связей между явлениями природы (и событиями), которые мы можем установить эмпирически или средствами логического мышления. Только эти связи мы можем отож- дествить с теми правилами, которые действуют в нашем ми- ре и определяют его процессы самоорганизации. Конечно, подобное представление о законах природы мо- жет быть уточнено и расширено, но для целей данной кни- ги нам его будет достаточно. Попробуем интерпретировать сказанное, обратившись к концепциям физики и механики, возникшим еще в XVIII веке. В механике со времен Мопертюи и Лагранжа принято го- ворить о «виртуальных движениях» или множествах «воз- можных продолжений», понимая под этим любые «возмож- ные движения», согласные со связями, но необязательно удовлетворяющие законам физики. (Для того чтобы под- черкнуть трудности точного определения и условность язы- ка, обратим внимание на то, что согласие со связями – это тоже закон природы.) Эти «виртуальные движения» могут порождаться любыми произвольными, в том числе «случай- ными», причинами. Значит, уже в XVIII веке было понят- но, что изменчивость (и, в частном случае, стохастичиость) предоставляет природе целое «поле возможностей», из кото- рых отбирается, реализуется лишь некоторая исключитель- ная совокупность, удовлетворяющая некоторым специаль- ным условиям (принципам отбора). Подчеркнем, что в такой трактовке проявляется прямая аналогия с тем понятием отбора, которое используется в биологии. Отбор, следуя своим объективным законам, со- вершает Природа, а Разум лишь фиксирует этот факт, отра- жая с той или иной степенью точности ту реальность, кото- рая и «есть на самом деле». В XVIII веке этот факт сделался достоянием механики: было установлено, что реальные дви- жения отбираются из множества виртуальных с помощью за- конов Ньютона, которые и являются простейшими принци- пами отбора. Сегодня мы способны гораздо глубже и шире представить себе среду любых динамических систем и связь между вир- туальными и реальными движениями. Из всего множества возможных (мыслимых) движений в реальность «пропуска- ются» лишь некоторые, исключительные. Набор фильтров, которые это совершают, то есть принци- пов отбора, очень велик. И законы Ньютона только одни из них. Внутривидовая борьба, порождающая отбор в живом мире, которую Ч. Дарвин назвал естественным отбором, – другой подобный фильтр. Принципами отбора являются все законы сохранения, законы физики и химии, в частности. К числу принципов отбора относится, конечно, и второй за- кон термодинамики, невыводимый из законов сохранения. В экономике, например, принципами отбора являются усло- вия баланса и т. д. Мне кажется, что особую роль в мировом эволюционном процессе играет «принцип минимума диссипации энергии». Сформулирую его следующим образом: если допустимо не единственное состояние системы (процесса), а целая сово- купность состояний, согласных с законами сохранения и свя- зями, наложенными на систему (процесс), то реализуется то состояние, которому отвечает минимальное рассеивание энергии, или, что то же самое, минимальный рост энтропии. Этот принцип следует рассматривать в качестве некоторо- го «эмпирического обобщения». По своей формулировке он похож на принцип минимума потенциала рассеяния Л. Он- сагера и принцип минимума производства энтропии И. При- гожина, которые были сформулированы для проблем нерав- новесной термодинамики. Примечание. Принципы Онсагера и Пригожина – это вариационные принципы, справедливые для определенных и достаточно узких классов неравновесных процессов, которые Онсагер назвал линейными из-за аддитивности химических потенциалов. Из этих принципов можно вывести уравнения движения, траектории которых являются экстремалями, и обратно – они сами являются следствием этих уравнений. В отличие от них (и других вариационных принципов физики) сформулированный выше принцип минимума диссипации энергии не является строго обоснованным и вряд ли может быть строго обоснован в традиционном смысле этого слова. Вот почему я его и отнес к категории «эмпирических обобщений», тем более что примеров, ему противоречащих, я не знаю. Я думаю, что принцип минимума диссипации энергии есть всего лишь очень частный случай значительно более об- щего принципа «экономии энтропии». В природе все время возникают структуры, в которых энтропия не только не рас- тет, но и локально уменьшается. Этим свойством обладают многие открытые системы, в том числе и живые, где за счет притока извне вещества и энергии возникают более или ме- нее стабильные состояния – «квазиравновесные структуры». С точки зрения классической термодинамики эти образова- ния не являются равновесными – равновесие здесь лишь по- нимается в смысле стационарности. Мне представляется справедливой (может быть, лучше сказать – правдоподобной) следующая гипотеза. Если в дан- ных конкретных условиях возможны несколько типов орга- низации материи, согласующихся с другими принципами от- бора, то реализуется та структура, которой отвечает мини- мальный рост (или максимальное убывание) энтропии. По- скольку убывание энтропии возможно только за счет погло- щения внешней энергии и (или) вещества, реализуются те из мысленно возможных (виртуальных) форм организации, которые способны в максимальной степени поглощать внеш- нюю энергию (или вещество). Этот принцип отбора я буду называть «обобщенным принципом диссипации». Позднее я внесу в формулировку этой гипотезы еще ряд уточнений. Некоторые общие свойства механизмов эволюции Сегодня термин «механизм» стал употребляться доволь- но широко. Не только в технике, где он возник, но и в биоло- гии (генетический (механизм, например), в экономике (ры- ночный механизм, механизм ценообразования и т. д.), в со- циальной и политической сферах… Произнося слово «ме- ханизм», мы имеем в виду некоторую совокупность логиче- ских связей, процедур, определяющих возникновение изме- нений в той или иной развивающейся (эволюционирующей) системе. В предыдущем параграфе я сделал попытку объяснить, что любой механизм в своей основе имеет три факт то- ра – изменчивость, наследственность, отбор. Если достаточ- но широко понимать эти основные ключевые слова, то мож- но выработать весьма гибкие средства для описания различ- ных механизмов самоорганизации материи – средства, поз- воляющие увидеть то общее состояние, которое присуще лю- бым процессам развития, в том числе и общественным. Следующим шагом было бы естественно попытаться по- строить классификацию этих механизмов и рассмотреть их с единых позиций. В практическом отношении это напомина- ло бы попытку Ампера дать классификацию наук. Несмот- ря на принципиальную важность такой проблемы, для ее ре- шения, как мне кажется, еще не настало время. Поэтому я сужаю свою задачу и постараюсь выделить лишь два класса механизмов эволюции, играющих важнейшую роль в явле- ниях самой различной физической природы. К первому классу я отнесу «адаптационные» механизмы. Это, конечно, прежде всего дарвиновские механизмы есте- ственного отбора. Но подобные механизмы действуют и в физических, и в химических процессах, используются и в технике, и в общественной сфере. Принятое название весь- ма условное и требует разъяснений, ибо, произнося слово «адаптация», надо сказать о приспособлении, к чему идет речь. При изменении условий та логическая цепочка (или система процедур, или процесс), которая приспосабливала данную систему (организм в том числе), может уже перестать быть механизмом «адаптационного типа». Основная особенность «адаптационных» механизмов со- стоит в том, что они позволяют нам в принципе предвидеть (с определенной точностью, конечно) результаты действия механизма, то есть развитие событий. А значит, и прогнози- ровать эти события. Это происходит потому, что адаптация, то есть самонастройка, обеспечивает развивающейся систе- ме определенную стабильность в данных конкретных усло- виях внешней среды. Значит, изучая эти условия, особенно- сти среды, мы можем предвидеть (предсказать) тенденции в изменении параметров системы, которые будут происходить под действием этих механизмов. Другими словами, мы оказываемся способными заранее более или менее точно определить множество состояний (совокупность параметров, которые будут обеспечивать ее устойчивость при данных условиях внешней среды). Этими обстоятельствами уже давно пользуются селекционеры, фор- мируя отбор надлежащим образом. В физике и технике ме- ханизмы самоорганизации, использующие к тому же прин- цип обратной связи (об этом мы еще будем говорить специ- ально), давно и широко используются для обеспечения адап- тации. Соответствующая теория позволяет при наличии над- лежащей информации об окружающей среде с большой уве- ренностью предсказывать результаты их действий. Наверное, можно сказать и так: адаптационные механиз- мы обладают тем замечательным свойством, что ни внешние возмущения, ни внутренние пертурбации с помощью этих механизмов не способны вывести систему за пределы того «обозримого канала эволюции», того коридора, который за- готовила природа для развития этой системы. Под действи- ем механизмов адаптационного типа границы этого коридо- ра, очерченные объективными законами нашего мира, более или менее близки друг к другу и достаточно обозримы в пер- спективе. Следовательно, путь развития в этом случае пред- сказуем со значительной точностью. Но существует и другой тип механизмов эволюции. Он имеет уже совершенно иную природу, хотя, как мы увидим ниже, и для него дарвиновская триада полностью сохраняет свой смысл. Для иллюстрации этого типа механизмов обсу- дим некоторые особенности течения жидкости в трубе, при- мер, к которому я еще не раз буду обращаться. Пока расход жидкости мал, ее течение носит ламинарный характер, оно следует закону Пуазейля: частицы жидкости движутся параллельно оси трубы, а эпюра их скоростей име- ет параболический характер. Чтобы протолкнуть этот расход жидкости через трубу, требуется определенное усилие. Оно определяется разностью давлений, приложенных в различ- ных сечениях трубы. С ростом расхода эта разность до поры до времени будет расти по линейному закону, а эпюра скоро- стей жидких частиц будет сохранять свою параболическую форму. Но достаточно потоку превзойти некоторый критический порог, как характер течения жидкости качественно изменит- ся. Ламинарное течение перестраивается, оно превращается в турбулентное. Разность давлений при этом начинает быст- ро расти. Иными словами, существует некоторое критическое зна- чение внешнего воздействия, определяемое величиной рас- хода жидкости. Выше этого значения прежняя, ламинарная, форма движения жидкости существовать уже не может, ста- рая организация системы разрушается. Вместо ламинарного движения жидкости возникает турбулентное. Этот пример показывает, что физические системы обла- дают пороговыми состояниями, переход через которые ведет к резкому, качественному изменению протекающих в них процессов – к изменению их организации. И очень важно за- фиксировать следующее положение: переход системы в но- вое состояние в этой пороговой ситуации неоднозначен, так же как и характер ее новой организации, то есть после би- фуркации существует целое множество возможных струк- тур, в рамках которых в дальнейшем будет развиваться си- стема, И предсказать заранее, какая из этих структур ре- ализуется, нельзя. Нельзя в принципе, ибо это зависит от тех неизбежно присутствующих случайных воздействий – флюктуации внешней среды, – которые в момент перехода через пороговое состояние и будут определять отбор. Эта особенность пороговых (бифуркационных или ката- строфических) механизмов играет совершенно особую роль в развитии нашего мира. Поясним ее еще на одном примере. Предположим, что мы взяли палку за два конца и начали ее изгибать. По мере увеличения силы, которую мы прикла- дываем, палка будет все больше и больше изгибаться. До по- ры до времени она будет все же оставаться палкой. Но в ка- кой-то момент сломается и перестанет быть палкой. Точно предсказать, в каком месте сломается и на сколько частей, заранее мы не можем. Вот эта неопределенность будущего и есть главная осо- бенность рассматриваемого типа механизмов. Она есть след- ствие того, что будущее состояние системы при переходе ее характеристик через пороговое значение определяется прежде всего случайностью – флюктуациями. А они присутствуют всегда! Важно сказать, что при пере- ходе через бифуркационное состояние система как бы забы- вает (или почти забывает) свое прошлое. В этой точке про- исходит как бы разветвление путей эволюции. И в силу веро- ятностного характера перехода через это пороговое состоя- ние обратного хода эволюции уже нет (точнее сказать, веро- ятность подобного события равна нулю)! Время, как и эво- люция, приобретет направленность, необратимость! Объясняя особенности пороговых механизмов, я привел два примера процессов, происходящих в мире неживой ма- терии. Но пороговые механизмы свойственны и процессам, протекающим в мире живой природы и общества. Но там их проявление, значительно сложнее. Вот почему, выбирая ил- люстративные примеры, характеризующие пороговые меха- низмы, я следовал известному высказыванию В. И. Вернад- ского: «…вполне позволительно и удобно воспользоваться здесь (то есть в биологии. – H. М.) аналогией между живым веществом и газовой массой». Факт существования механизмов бифуркационного /ти- па заставляет вносить известные коррективы и в общую кар- тину эволюции жизни на Земле и реабилитировать, в из- вестной степени, теорию катастроф Кювье, Не только дар- виновское постепенное совершенствование видов определи- ло процесс развития, но и быстрые перестройки. Посколь- ку и адаптированные и бифуркационные алгоритмы являют- ся типичными классами механизмов, реализующих самоор- ганизацию вещества, то нет никаких логических оснований исключать какие-либо универсальные механизмы из числа тех, что определяют эволюцию также и живого мира. Кажет- ся, что эти общие соображения, основанные на представле- ниях о единстве процессов развития, находят подтвержде- ние в наблюдениях естествоиспытателей. В самом деле, как уже сейчас установлено геологами и па- леонтологами, на Земле более или менее регулярно возни- кало повышение фоновой радиации (возможно, что это свя- зано с прохождением Солнца через соответствующие зоны Космоса). В результате резко интенсифицировался мутаге- нез и менялись условия жизни на Земле. Это, в свою оче- редь, стимулировало быстрое вымирание старых видов и по- явление новых. Поэтому вопрос: Дарвин или Кювье – мне кажется неправомочным. Не или, а и Катастрофические со- стояния биосферы, порождавшие бифуркации, были столь же естественными элементами эволюционного процесса, как и адаптация и внутривидовая борьба. Таким образом, изуче- ние общей логики развития нас неизбежно наводит на сооб- ражения вполне конкретного характера. Рассуждения о механизмах, которые были приведены вы- ше, конечно, достаточно условны и схематичны. Реальные процессы развития – это всегда целая гамма различных ме- ханизмов (о некоторых из них я еще буду говорить). Тем не менее приведенные соображения достаточно наглядны и позволяют дать разнообразные интерпретации единого про- цесса развития. Законы физики, химии и другие принципы отбора уста- навливают определенные границы изменения состояний си- стемы, определяют, так сказать, «каналы», внутри которых и могут протекать эволюционные процессы. В свою очередь, множество случайных факторов вне времени как бы пытают- ся вывести систему за эти «границы». Но до поры до време- ни этого не происходит – поток внутри «канала» следует ме- ханизму адаптационного типа. Границы адаптации («берега канала») эволюционного развития могут быть рассчитаны с большой степенью точности, если мы хорошо знаем принци- пы отбора, то есть законы развития. Но вот однажды в силу тех или иных причин эволюцион- ный поток выходит на «площадь» – пересечение нескольких каналов эволюции. И теперь вступают в действие механиз- мы, которые, следуя терминологии А. Пуанкаре, мы назвали бифуркационными. На перекрестке каналов возникает би- фуркация (или катастрофа, если использовать язык Уитни и Тома). Характер развития качественно меняется. Но самое главное – возникает несколько вариантов дальнейшего раз- вития эволюционного процесса. И этих вариантов столько, сколько каналов эволюции выходит на их перекресток. И вы- бор нового канала неопределенен – какова будет новая орга- низация системы, предсказать невозможно! Невозможно в принципе, ибо этот выбор зависит (окон- чательно определяется) от тех случайных факторов, кото- рые неизбежно присутствуют в момент выхода системы на перекресток каналов эволюции. Они в этот момент являют- ся фактором, определяющим последующее развитие. В этом одна из важнейших особенностей бифуркации, определяю- щая ее непредсказуемость. Разложенная интерпретация характера эволюции делает наглядным один из общих законов самоорганизации мате- рии: процесс развития характеризуется непрерывным услож- нением и ростом разнообразия организационных форм ма- терии. Он носит название закона дивергенции и является справедливым в равной степени на всех трех этапах разви- тия материального мира – в мире неживой материи, в эволю- ции живых веществ и в обществе. Я о нем уже упоминал (в биологии этот закон часто называют законом цефализации). Теперь хочу показать, что он является прямым следствием «работы» механизмов бифуркационного типа. Законы природы ограничивают множество возможных (виртуальных) состояний материальных систем и форм их организации, которые я условно назвал «каналами эволю- ции». Подчас берега этих каналов оказываются очень близ- кими – поддержание большинства химических реакций или сохранение гомеостазиса некоего вида возможно только в уз- ком диапазоне параметров внешней среды. Тем не менее сто- хастический характер причинности и действие бифуркаци- онных механизмов может развести сколь угодно далеко даже самые близкие, практически тождественные формы органи- зации. Этот факт один из основных источников неустойчиво- стей, которые мы непрерывно наблюдаем в окружающем нас мире. Его легко интерпретировать на хорошо известном опытном материале. Предположим, что две одинаковые круглые колонны на- ходятся под действием одинаковых, все возрастающих вер- тикальных нагрузок. Кроме того, на эти колонны непрерыв- но действуют порывы ветра. Поскольку механические свой- ства колонн одинаковы и вертикальная нагрузка одинако- ва, то они в один и тот же момент достигнут своего порога устойчивости, и согласно теории Л. Эйлера у них одновре- менно произойдет бифуркация: вертикальная форма равно- весия потеряет устойчивость, и вместо нее возникнет конти- нуум новых форм равновесия – поверхность вращения по- луволны синусоиды. Однако поскольку порывы ветра никогда не бывают стро- го идентичными, то после бифуркации новые формы равно- весия обеих колонн будут разными. Это означает, что в но- вых условиях колебания колонн будут происходить в разных каналах эволюции, в данном случае в разных плоскостях. Ве- роятность же того, что при новой бифуркации равновесные положения колонн совпадут, равна нулю, так как форм рав- новесия бесчисленное множество. С увеличением размерности системы, что всегда проис- ходит при увеличении ее сложности, количество состояний, в которых могут происходить катастрофы (бифуркации), быстро возрастает. Следовательно, с ростом сложности си- стемы растет и вероятность увеличения числа возможных путей дальнейшего развития, то есть дивергенции, а вероят- ность появления двух развивающихся систем в одном и том же канале эволюции практически равна нулю. Это и означа- ет, что процесс самоорганизации ведет к непрерывному ро- сту числа организационных форм. |