В книгах Бенуа Мандельброта была сделана попытка вывести фрактальную геометрию на междисциплинарный уровень. В них содержатся геометрические описания форм деревьев, листьев и лепестков цветов, русел рек, океанских волн, изменения уровней водной поверхности, артерий человека, ресничек, покрывающих стенки кишечника, а также турбулентных процессов, колебаний курса акций, изменений цен, распределений заработной платы, частот слов в печатных текстах и т. д. Всё это процессы образования случайных конфигураций, возникающих под действием малых флуктуаций, случайных изменений. Фрактальная геометрия носит главным образом статистический характер и является как бы приложением статистической физики к макроскопическим пространственным кривым и поверхностям. Б. Мандельброт избегает определений исследуемых им весьма разнородных процессов. Даже определение фракталов, данное им в одной из книг, он характеризует как пробное и отнюдь не окончательное.
В книге норвежского исследователя Енса Федера «Фракталы» (М.: Мир, 1991 – 254 с.) фракталы определяются как структуры, состоящие из частей, подобных целому (Там же, с. 19). В качестве примера он приводит очертания береговой линии Норвегии, изрезанной фьордами. Оказывается, что эти причудливые выступы и впадины, кажущиеся наблюдателю абсолютно хаотичными, представляют собой фрактальные структуры с определённой размерностью, т. е. повторяются в различных масштабах. Фракталы, таким образом, «обладают свойством самоподобия, или масштабной инвариантности», «малый фрагмент структуры такого объекта подобен другому, более крупному объекту или даже структуре в целом» (Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизация сложных систем – М.: Наука, 1999 – 236 с., с. 43).
Так, в лёгких человека каждый бронх состоит из более мелких бронхов, почти идентичных по конфигурации, а каждый из них состоит из ещё более мелких. Такое разветвление выступает в качестве своеобразной бифуркации. Думается, что наиболее точным определением фракталов является отнесение их к пространственным формам стихийной самоорганизации сложных систем. Следовательно, фрактальная геометрия – это раздел геометрии, изучающий пространственные очертания и формы стихийной самоорганизации сложных систем. Весьма интересны в этом смысле фрактальные пейзажи, построенные при помощи компьютерной графики по программами, предусматривающим нерегулярность образования ландшафтов и топографии земной поверхности. И чем дальше наука будет проникать в глубины стихийной самоорганизации Космоса, тем больше ей будет открываться объектов фрактальной геометрии, форм самоупорядочения хаотического движения. Но динамический хаос не является основой космической эволюции, и космический эволюционизм нельзя сводить к самоупорядочению хаоса. Ибо прогрессивная эволюция связана главным образом с переупорядочением порядка и уравновешиванием неравновесия, а стихийная самоорганизации нередко выступает ограничителем или даже препятствием в процессах мобилизационных трансформаций.
Теория катастроф, используемая в синергетике, определяет не только условия перехода от хаоса к порядку посредством стихийной самоорганизации, но и условия перехода от порядка к хаосу посредством стихийной самодезорганизации. В 1978 г. математик М. Фейгенбаум предложил формулировку универсальных законов перехода к динамическому хаосу посредством каскада бифуркаций, напоминающего цепную реакцию при радиоактивном ядерном распаде. Каждая бифуркация распадается надвое, две следующие также надвое и т. д. Напомним ещё раз, что слово бифуркация означает раздвоение. Как только сферы действия бифуркаций перекрывают друг друга, возникает динамический хаос, все компьютерные расчёты оказываются непригодными, поскольку решения, основанные на измеренных параметрах, в следующий момент времени уже не верны из-за полного и неконтролируемого изменения параметров под действием мельчайших флуктуаций. Законы Фейгенбаума оказались применимыми для самых различных систем – механических, гидродинамических, электрических, химических и т. д. Существуют и другие сценарии перехода от порядка к хаосу.
Та форма (или тип) самоорганизации, которой оперирует синергетика и которой она стремится придать универсальный характер, является наиболее хаотичной и низкоорганизованной из всех форм даже стихийной самоорганизации. Итогом этой формы самоорганизации являются вихревые процессы или структурные напластования, требующие для своего поддержания определённого притока энергии и функционирования под его действием зачаточных, весьма примитивных упорядочивающих структур. Источником этого способа самоорганизации является неравновесное, сильно беспорядочное состояние, а его итогом – чрезвычайно неустойчивый, хаотически структурированный порядок, или детерминированный хаос, который легко подвергается дезорганизации и непропорционально огромным изменениям под действием ничтожных случайных изменений. Понятно, что синергетические модели самоорганизации, приспособленные к отображению подобных форм, весьма специфичны и должны с большой осторожностью экстраполироваться на другие уровни эволюции.
20.3. Синергетика как общенаучная теория эволюционных процессов. Синергетический сценарий и биологическая эволюция
Рассмотрение синергетики в качестве общей теории самоорганизации, естественно, ставит вопрос и о признании синергетики общенаучной теорией эволюционных процессов. Многие сторонники превращения синергетики в так называемую эволюционику характеризуют поэтому синергетику (включая в неё неравновесную термодинамику) в качестве общенаучной парадигмы, лежащей в основе универсального эволюционизма как современного научного мировоззрения. Насколько обоснованы эти претензии? Ведь если это так, то синергетику следует признать научно-мировоззренческой основой биологических и социально-гуманитарных наук. Это означало бы, что не социально-гуманитарные дисциплины и прежде всего философия способны обобщать мировоззренческие результаты научного знания, а синергетика как физическая наука, переросшая в своеобразную метафизику, «науку наук», включающую в себя также и философию под скромным и совсем не претенциозным названием «философские вопросы синергетики». Философии снова отводится роль если не служанки богословия, то служанки синергетики (подобно тому, как диалектика была превращена в служанку коммунистической идеологии). Но, может быть, пора философии перестать быть служанкой?
Следует признать, что синергетические модели стихийной самоорганизации имеют важное эвристическое, методологическое и мировоззренческое значение для изучения процессов самоорганизации и эволюционных механизмов за пределами физики, химии и лазерной техники. Но их прямое и прямолинейное применение к исследованию более высокоразвитых сложных систем приводит к целому ряду ошибок и заблуждений. Универсальность механизмов самоорганизации от систем неравновесной термодинамики и до социальных систем есть только видимость, кажимость. Между самоорганизацией хаоса и самоорганизацией различных форм порядка существуют весьма существенные различия.
Синергетика хорошо вписалась в некоторые аспекты исследований в современной биологии, поскольку синтетическая теория эволюции, играющая роль эталонной биологической теории, оперирует вероятностным характером возникновения мутаций, подчиняющегося законам статистической физики. В результате поставка генетического материала для эволюции полностью «освобождается» от влияния мобилизационных факторов, проявляемых живыми существами в их нескончаемой борьбе за существование и биологической работе по оптимизации жизнедеятельности, и выступает в качестве абсолютно хаотического процесса, в котором образуется значительное большинство вредных и незначительное меньшинство полезных свойств, признаков, изменений строения органов. При этом вредное отметается отбором, а полезное им подхватывается, что создаёт некий аналог стихийной самоорганизации в сильно неравновесных условиях. Но именно это обстоятельство ограничивает применимость синергетических методов использованием некоторых математических моделей, особенно в теории популяций и соотношении микро– и макроэволюции. Сторонники синтетической теории эволюции ревниво следят за тем, чтобы СТЭ рассматривалась в качестве «единственно верного» учения, а любые конкурентные стратегии объяснения биологической эволюции, представали перед научной общественностью как давно отвергнутый наукой ламаркизм, либо какая-то другая «несинтетически» обоснованная концепция. Поэтому, несмотря на «родственный» характер объяснений эволюции в СТЭ и синергетике, синергетические методы допускаются в ортодоксальную биологическую теорию лишь в качестве вспомогательных, хотя претендуют они на роль основных. На этом примере можно проследить, насколько наука, как и религия, пронизана политико-мобилизационными отношениями, даже в тех случаях, когда в теории мобилизационный фактор эволюции не принимается во внимание.
Разумеется, в современной биологии есть немало желающих «поиграть» в модные игры с бифуркациями и флуктуациями, но сколько-нибудь заметного вклада в биологическую теорию эволюции они не внесли. Исключение составляет только теория биогенеза М. Эйгена, который стремился вывести из физики законы самоорганизации живой материи и тем самым физически обосновать дарвиновскую теорию на микроуровне жизни. К преимуществам такого подхода Эйген относил возможность экспериментального обоснования и проверки теории эволюции, использование количественных методов и математических моделей, применение системных методов для изучения поведения физических систем, и прежде всего макромолекул в процессе их самоорганизации и образования структур, ставших физико-химической основой жизни.
И хотя теория Эйгена явилась одной из предшественниц синергетики, а не следствием применения синергетических методов в биологии, нельзя отрицать, что она доказала плодотворность использования моделей стихийной самоорганизации для объяснения первых шагов эволюции жизни, формирования её физико-химических структурных предпосылок и тех механизмов эволюции, которые функционируют в относительной независимости от мобилизационной основы жизни. Порядок осуществления жизни во многих отношениях определяется стихийной самоорганизацией, но эта самоорганизация не может осуществляться без максимальной мобилизации сил всех участников жизненного процесса на осуществление и оптимизацию их собственной жизни, а тем самым – и на эволюцию жизни вообще. Жизнь с точки зрения физика (так называлась книга Э. Шрёдингера, сыгравшая немалую роль в выработке синергетических представлений) и жизнь с точки зрения биологии – не одно и то же. И биологическая самоорганизация во многом отличается от самоорганизации в косной, неживой материи, хотя у них немало общего, и если бы не было второй, не возникло бы и первой.