КАТЕГОРИИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ В ОТРАЖЕНИИ ПРОЦЕССОВ САМООРГАНИЗАЦИИ

Интертеоретический анализ современной революции в естествознании, проведенный нами в первой главе, пока­зал, что главное содержание революционных изменений в области физики состоит в появлении физических исследова­тельских программ, направленных на отражение процессов становления сложных систем с более высокой степенью упорядоченности, чем исходная. Напомним что речь идет о самопроизвольных необратимых процессах самооргани­зации.

Мы уже упоминали о том, что переход физики к теоре­тическому описанию процессов становления породил мно­гие методологические проблемы: и связанные с теорети­ческой реконструкцией самоорганизации (что для физики внове), и касающиеся соотношения этого нового знания с обширным массивом познавательных результатов тради­ционной «физики существующего». На наш взгляд, прояс­нению смысла этих методологических проблем и исследо­ванию возможных путей их решения будет способствовать категориальный анализ теоретических моделей самоорга­низации. Выбор в арсенале философских средств анализа естественнонаучного знания именно категориальных форм его осмысления связан со спецификой нынешнего этапа в развитии некоторых областей точного естествознания. Дело в том, что категории мышления являются граничными оп­ределителями смысла. Между тем формулировка многих проблем, например в современной космологии, обнаружи­вает как раз приближение к границам осмысленности. Пре­дельными по сути в этом смысле являются такие вопросы: что было до начала времени? каковы условия возникно­вения материи из ничего? что было, когда ничего не было? И хотя в формулировках такого рода присутствует, конеч­но, доля щегольства, более адекватными формулировками космологи по сути дела не располагают [59, 147—214]. Ха­рактерно, что не только в применении к столь экстремаль­ным и глобальным обстоятельствам, как рождение Вселен-

ной, обнаруживается ограниченность традиционного понима­ния используемых физикой категориальных средств. Са­моорганизация диссипативных структур в макроскопиче­ских масштабах и обыденных ситуациях (скажем, обра­зование ячеек Бенара в слое масла на раскаленной сково­роде) также оценивается физиками как «поразительный пример, демонстрирующий способность неравновесности служить источником упорядоченности» [47, 13]. Такая оценка связана с неприменимостью к образованию дисси­пативных структур классического критерия упорядоченности Больцмана, ассоциирующего упорядоченность с устойчи­востью равновесных структур типа кристалла.

Оба эти примера показывают ограниченность актуаль­но использовавшихся традиционной физикой методологи­ческих средств для осмысления неклассических ситуаций, отражаемых современными физическими концепциями. Речь идет о необходимости расширения философских ос­нований физического знания, прежде всего категориаль­ных форм его осмысления. Такое расширение может мыс­литься как развитие категориальных структур, эксплици­руемых в понятийном аппарате теорий; связанное с этим обстоятельством расширение содержания понятий, сопо­ставляемых с соответствующими категориями; привлече­ние к осмыслению познавательных результатов ранее не используемых в этой области знания категорий.

Поскольку в поле зрения теоретического описания ока­зывается становление нового, на наш взгляд, открывается возможность использования потенциала диалектики как идеальной модели теоретического воспроизведения процес­сов развития. Преимущество подхода с этих позиций сос­тоит в том, что можно воспользоваться систематизирован­ными группами категорий, выработанными мировой фи­лософской мыслью при отражении процессов развития че­ловеческого познания и общественной жизни. Степень адекватности этих категориальных систем понятийным структурам физических теорий будет свидетельствовать об уровне отражения последними процессов развития, о перспективах развития как физического, так и философс­кого знания. То обстоятельство, что речь идет о теорети­ческом уровне отражения процессов становления, побуж­дает нас обратиться к категориям сферы сущности. При этом логично прежде всего рассмотреть экспликацию ка­тегорий формообразования в понятийном аппарате теорий самоорганизации. Во-первых, все эти теории касаются формирования определенных структур, что определяет уместность обращения к категориальным средствам отра-

жения именно формообразования. Во-вторых, категори­альные структуры детерминации касаются более глубоко­го уровня познания сущности процессов развития, и к ним имеет смысл обратиться позже.

Существенные отношения формообразования, диалек­тика категорий формы и содержания раскрываются через систему категорий: «элемент» и «структура», «целое» и «часть», «внутреннее» и «внешнее». Системная связь ка­тегорий призвана воспроизвести объективный ход разви­тия предмета и процесс познания его сущности. Охарак­теризуем вкратце эту связь с точки зрения диалектики [33].

Проблема отношения формы и содержания историче­ски возникла в рамках решения фундаментальной миро­воззренческой проблемы: как возможны постоянство и повторяемость явлений при их непрерывном изменении? До Гегеля эта проблема рассматривалась в категориях «форма» и «материя». Гегель отверг идею неизменности материального субстрата изменений и выдвинул понятие «содержание», воплощающее единство формы и материи. Он писал: «Содержание... определено в себе... как приняв­шая форму материя» [23,84].

Материалистически переосмысливая гегелевские идеи, К. Маркс углубил различие содержания и субстрата: со­держание — это субстрат в единстве с его формой. Поэто­му обнаружение материального субстрата — лишь сту­пень в познании содержания. Содержание — реальный процесс развертывания основания предмета, т. е. его ста­новление. Тогда форма оказывается становящейся и раз­вивающейся структурой (складываются устойчивые связи элементов содержания). Здесь содержание определяет форму. Форма выступает как результат самоформирова­ния предмета, она не привносится извне. Категории «эле­мент» и «структура», «часть» и «целое», «внутреннее» и «внешнее» конкретизируют диалектику содержания и фор­мы в развитии предмета. Источником развития служит противоречие, заключенное в основании как начале раз­вития. В соответствии с законом единства и борьбы про­тивоположностей происходит раздвоение единого, возник­новение существенных различий — дифференциация. Че­рез механизм дифференциации основание переходит в содержание как совокупность элементов. Дифференциация элементов с необходимостью дополняется интеграцией их в систему за счет возникновения устойчивых связей между элементами. Таким образом, создается оформление содер­жания, возникает устойчивая структура.

Генетическое выведение элементов из основания, дейст­вие интеграционных процессов всякий раз происходят согласно логике развертывания конкретного основания определенного предмета. Так, становление Вселенной в со­ответствии с современными космологическими моделями, основанными на унитарных калибровочных теориях, вклю­чает в себя в любом из «сценариев» последователлное раздвоение единого.

Из исходного суперсимметричного состояния в резуль­тате спонтанного нарушения симметрии выделяется гра­витационное и объединенное взаимодействие; на более поздних этапах расширения пространства Вселенной (че­рез 10^-43 с после Большого Взрыва) и соответствующего понижения температуры до 10²⁷ К из объединенного взаи­модействия выделяются сильное и электрослабое взаимо­действия, и, наконец, электрослабое взаимодействие раз­деляется на электромагнитное и слабое. В результате каж­дого из этих качественных скачков происходит дифферен­циация элементарных частиц. Так, при разделении элект­рослабого и сильного взаимодействий нарушается симмет­рия между частицами, способными вступать в такие взаи­модействия: барионами (тяжелыми) и лептонами (легки­ми) частицами. Барионы уже не могут превращаться в лептоны (начинает действовать закон сохранения числа барионов), в результате возникают устойчивые элементы (например, протоны), являющиеся основой всех более сложных структур, образовавшихся впоследствии на их основе, в том числе и нас с вами, читатель. Многообраз­ные элементарные частицы, появившиеся в результате этой дифференциации, различаются прежде всего своей способностью вступать в различные типы физических взаимодействий. Таким образом, дифференциация естест­венно дополняется интеграцией (возникновением устойчи­вых связей, в результате чего образуются ядра химических элементов, атомы, молекулы и т. д.).

Как видно из этой беглой иллюстрации, процессы фор­мообразования при становлении Вселенной естественным образом выражаются через такие категории, как «эле­мент» и «структура». Но это еще бедные, абстрактные оп­ределения по отношению к категориям «часть» и «целое». Действительно, по отношению к системе как целому эле­менты или их совокупности выполняют определенные функции, обеспечивающие существование этого целого, т. е. выступают как его части.

К. Маркс писал: «Сама... органическая система как совокупное целое имеет свои предпосылки, и ее развитие

в направлении целостности состоит именно в том, чтобы подчинить себе все элементы общества или создать из не­го недостающие ей органы. Таким путем система в ходе исторического развития превращается в целостность. Ста­новление системы такой целостностью образует момент ее, системы, процесса, ее развития» [1, 229]. Описанное Марксом формирование органическим целым собственных частей путем подчинения элементов невольно ассоцииру­ется с принципом подчинения — основополагающим прин­ципом синергетики. Он действует при образовании диссипативных структур в активных средах не только биологи­ческой, но и химической, и физической природы. При об­разовании автоволн наблюдаются эффекты синхрониза­ции: элементы среды совершают колебания с частотой, навязываемой наиболее быстрым источником. Тот же принцип подчинения действует при образовании тепловых структур в плазме: «Один из процессов развивается быст­рее всех остальных, которые по сравнению с ним как бы «замирают». За время, характерное для этого процесса, остальные величины не успевают существенно изменить­ся» [44, 16].

Следует подчеркнуть, что в системах, описываемых си­нергетикой, элементы, организуемые в части формирую­щейся целостности, не образуются заново в ходе диффе­ренциации, как это предусматривается классической схе­мой диалектики, и что реализуется, как мы видели, в космологических моделях становления Вселенной. .Эти элементы преднайдены для новой структуры как элемен­ты исходной среды; более того, условием образования но­вой целостности оказываются те же взаимодействия меж­ду элементами, которые существовали и в условиях рав­новесия. Однако «вдали от равновесия между химической кинетикой и пространственно-временной структурой реа­гирующих систем существует неожиданная связь. Правда, взаимодействия, определяющие значения констант скоро­стей и коэффициентов переноса, обусловлены коротко­действующими силами (силами валентности, водородны­ми связями и силами Ван-дер-Ваальса). Но решения соот­ветствующих уравнений зависят, кроме того, от глобаль­ных характеристик. Эта зависимость (весьма тривиальная на термодинамической ветви вблизи равновесия) стано­вится решающей в химических системах, действующих в условиях, далеких от равновесия. Например, для возник­новения диссипативных структур обычно требуется, чтобы размеры системы превышали некоторое критическое зна­чение— сложную функцию параметров, описывающих ре-

акционно-диффузионные процессы. Можно поэтому ут­верждать, что химические неустойчивости задают дальний порядок, посредством которого система действует как це­лое» [62, 117].

Таким образом, категории целого и части оказываются значительно более адекватными применительно к процес­сам самоорганизации, чем категории «элемент» и «струк­тура», особенно в том понимании последних, которое ха­рактерно для методологии физики при описании устойчи­вых равновесных систем, когда свойства системы пол­ностью определяются взаимодействием ее элементов и по­нятие связи сводится к актуально осуществляющемуся их взаимодействию. Такое понимание было естественно для того уровня физического познания, когда физические сис­темы рассматривались вне их становления и развития— лишь в их функционировании. Поскольку сложившаяся структура как закон определяет функционирование сис­темы, анализ ставшего результата порождает видимость определяющей роли формы, т. е. готовые формы представ­ляются изначальными условиями существования содер­жания. Но если форма определяется структурой, т. е. ус­тойчивыми связями между элементами, то становятся по­нятными основания методологических установок редук-ционизма: от элемента к системе, от части к целому. Од­нако развитие идет не от части к целому, а от неразви­того целого к развитому целому.

Логический переход от категорий «элемент — структу­ра» к категориям «часть-—целое» отражает переход в развитии. Элементы содержания организуются в части це­лого, когда они (или их совокупности) выполняют функ­цию в этом в целом. Например, автоволновые процессы в нейронных сетях осуществляют передачу информации, а в мышцах миокарда — механический макротранспорт ве­щества и энергии. Способность самоорганизующихся структур выполнять определенные функции в живом орга­низме хотя и проливает новый свет на некоторые важные проблемы, скажем, морфогенеза, в принципе не вызывает удивления, поскольку диалектический подход к организму как целому давно представлен в методологии биологиче­ской науки, в частности через понятия органической сис­темы, функциональной системы [17,16].

В методологии физики возможность отнесения самоор­ганизующихся систем к органическим системам открыва­ет совершенно новую страницу, поскольку до сих пор объекты физико-химической природы рассматривались вне их становления и развития и соответственно выступа-

ли как «неорганические» системы, что оправдывало редук-ционистский подход к соотношению части и целого, эле­мента и структуры.

Как показано выше, именно соотнесение фундамен­тальных теорий физики «существующего» с новыми тео­ретическими построениями «физики возникающего» сос­тавляет одну из важнейших методологических проблем физической науки. На наш взгляд, переосмысление всего здания физики с точки зрения теорий самоорганизации предполагает рассмотрение устойчивых объектов, являю­щихся предметом теорий «физики существующего», как результата предшествующей самоорганизации. Категори­альное обеспечение такого рассмотрения предполагает четкое различие категорий «целое» и «целостность», о чем пойдет речь в следующем параграфе.

Указанное различение позволит нам обратиться к поня­тию «мир как целое» и закончить исследование проблем формообразования Вселенной, поскольку самоорганизую­щимся целым в данном случае выступает в известном смысле именно мир. В тесной связи с этими проблемами находятся и вопрос об основании становления мира, и по­иски подходов к философски корректным формулиров­кам некоторых предельных вопросов современной космо­логии. Что касается вопроса, поставленного в данном па­раграфе, то окончательные выводы, очевидно, делать ра­но. Хотя отдельные фрагменты категориальных схем фор­мообразования удивительно удачно проецируются на тео­ретические модели синергетики и космологии (впрочем, сторонника диалектики это как раз и не должно, навер­ное, слишком удивлять), проводить дальнейший анализ, отвлекаясь от проблем детерминации, невозможно. Дейст­вительно, категории внутреннего и внешнего, к рассмотре­нию которых мы должны перейти в сответствии с приня­той нами категориальной схемой формообразования, не поддаются анализу вне процесса детерминации. Так, внеш­няя форма складывается под влиянием всех условий, т. е. оказывается продуктом двойной детерминации: условия­ми и основанием.

Выявление отношений формообразования, даже если они взяты в их генезисе,— это отражение лишь одной из сторон сущности. Если ею ограничиться, то мы окажемся в рамках системно-структурного подхода в его структур­но-генетическом варианте. Диалектика же как теория раз­вития предполагает воспроизведение становления и раз­вития предмета в его необходимости, детерминированно сти собственным основанием и условиями его формиро-

вания и существования. Поэтому, различив понятия «целое» и «целостность» применительно к самоорганизую­щимся системам, мы рассмотрим проблемы детерминации становления целого, а затем уже вернемся к рассмотре­нию формообразования в процессах самоорганизации.

§ 2. САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ И ЦЕЛОЕ КАК РЕЗУЛЬТАТ САМООРГАНИЗАЦИИ

По поводу соотношения категорий «целое» и «целост­ность» в литературе по материалистической диалектике можно встретить набор разных, иногда прямо противопо­ложных мнений, опирающихся, впрочем, на одни и те же положения в работах Маркса и Гегеля. Так, А. Н. Аверья­нов считает целостность признаком завершенности систе­мы, конечности восходящего этапа данной системы [5, 32— 33], а Л. Г. Шаманский подчеркивает в понятии це­лостности изменчивый, незамкнутый характер [80, 18]. Впрочем, все авторы, затрагивающие проблемы целостно­сти, связывают это понятие с органическим целым, с са­моразвивающимися системами [4, 15; 71, 20; 17, 16; 82,14 ].

Нам в наибольшей степени импонирует и представля­ется наиболее обоснованным то различение целого и .це­лостности как категорий материалистической диалектики, которое проводит Л. Г. Шаманский. «Под целым,— пишет он,— понимается результат вместе со своим становлени­ем, под целостностью — абсолютное движение становле­ния» [80, 6], ссылаясь при этом на Гегеля: «Суть дела ис­черпывается не своей целью, а своим осуществлением, и не результат есть действительное целое, а результат вме-ст'е со своим становлением» [24, 2]—и на Маркса: «Че­ловек здесь не воспроизводит себя в какой-либо одной только определенности, а производит себя во всей своей целостности, он не стремится оставаться чем-то оконча­тельно установившимся, а находится в абсолютном дви­жении становления» [1,476].

Мы изложим основные черты различения понятий, со­относимых материалистической диалектикой с категория­ми «целое» и «целостность», с точки зрения рассматривае­мой нами концепции, пытаясь параллельно сопоставлять философским положениям физические модели.

Итак, «в обоих понятиях представлены процессуаль­ные (временные) характеристики, однако, если в опреде­лении целого процессуальность представлена ретроспек-

тивно: становление как движение к самому себе с позиций уже известного результата, то в определении целостности временной поток открыт в будущее; несмотря на то, что в понятиях целого и целостности отражается один и тот же процесс становления, однако различны стороны этого процесса: в понятии целого отражается устойчивость про­цесса становления, его повторяемость, тогда как в поня­тии целостности — его изменчивость, незамкнутый харак­тер» [80,6—7].

Оговорим теперь одно терминологическое различие. Термин «целостность» как существительное, образованное от прилагательного, может обозначать признак как свойство предмета или сам предмет. У Л. Г. Шаманского термины «целое» и «целостность» отнесены к предметам (а не к свойствам или отношениям). Но может появиться потребность обозначить словом «целостность» не процесс «абсолютного движения становления», а признак того, что система стала целым, т. е. обозначить этим термином свойство, а не предмет. Кстати, цитировавшийся в начале параграфа А. Н. Аверьянов как раз в последнем смысле и использует термин «целостность». Тогда противоречие между ним и Л. Г. Шаманским кажущееся, поскольку, характеризуя признаком целостности завершенность сис­темы, А. Н. Аверьянов дает как раз характеристику цело­го, устойчивый характер которого подчеркивает и Л. Г. Шаманский.

Итак, мы будем использовать термин «целостность» в двух смыслах: как обозначение открытого незамкнутого процесса становления системы целым (предмет) и как обозначение свойства (признака) системы, уже ставшей целым, свойства «быть целым». Различие словоупотребле­ния будет очевидно из контекста.

Открытость, незамкнутость самоорганизующейся сис­темы как целостности особенно ярко проявляется в кри­тических точках, т. е. при тех значениях параметра, ког­да возникают бифуркации (норые решения уравнений). Ситуации возникновения бифуркаций связаны с неустой­чивым состоянием системы, когда дальнейший путь ее эволюции не определен однозначно: в точке бифуркации решения уравнений раздваиваются.

И. Пригожин подчеркивает, что «вблизи фазового пе­рехода мы имеем два «наиболее вероятных значения»... и флуктуации между этими двумя... значениями становят­ся весьма существенными» [62, 148]. Именно флуктуации определяют выбор между этими значениями и соответст­венно путь эволюции системы, причем следует иметь в ви-

ду, что сами флуктуации крупномасштабны и резко отлича­ются от средних значений параметров в исходном состоя­нии среды. Неустойчивость, открытость системы (в смысле проблематичности выбора дальнейшего пути) яв­ляются чертами становящейся целостности: «Вблизи кри­тической точки химические корреляции становятся круп­номасштабными. Система ведет себя как единое целое, несмотря на то, что химические взаимодействия носят ко­роткодействующий характер» [62,148].

Неоднозначность возможностей, принципиальная роль случайности делает поведение становящейся целостности необратимым: движение в нелинейных диссипативных сис­темах невоспроизводимо по начальным условиям. Однако для того чтобы необратимость в поведении самооргани­зующейся целостности выступала в качестве момента раз­вития, она не должна сводиться к невоспроизводимости этого поведения при воспроизведении начальных условий. Конечно, подойдя вновь к критическому значению пара­метра, система может в точке бифуркации в силу высокой вероятности флуктуации иного рода выбрать иной путь. А если система проходит ряд последовательных бифурка­ций, ее судьба оказывается тем более неповторимой. При этом движение системы может усложниться в смысле ро­ста упорядоченности, о чем свидетельствуют расчеты,— энтропия уменьшится [38, 15—19], хотя на первый взгляд это усложненное движение будет восприниматься как ха­ос: движение потока жидкости, например, приобретает все более сложный турбулентный характер, крупные вихри как самоорганизованные целостности дробятся; частота колебаний в радиотехнической или химической системе может последовательно удваиваться или стохастически меняться и т. д. При этом, однако, новизна самооргани­зующихся целостностей будет преходящей и, так сказать, непринципиальной, поскольку здесь нет еще возможности сохранения ставшего, его воспроизведения, т. е. перехода от процесса становления целостности к его результату.

Необратимость, связанная не только с появлением, но и с удержанием нового, хотя и предполагает в качестве своего условия неустойчивое поведение исходной среды, с необходимостью требует устойчивости вновь сформиро­вавшихся систем.

В синергетике понятие диссипативной структуры отра­жает именно устойчивые результаты самоорганизации. Попробуем проверить, соответствуют ли объекты, сопос­тавляемые этому понятию, категории «целое» в том ее

понимании, которое характерно для диалектической фило­софской мысли.

Итак, понятие целого предполагает устойчивость, пов­торяемость, воспроизводимость процесса становления. Очень четко эти черты органического целого зафиксировал Шеллинг: «Изменение, обращенное на самое себя, приве­денное в покой,— это как раз и есть организованность... Покой является выражением органического образования (структуры), хотя постоянное воспроизведение такой ус­покоенности возможно лишь благодаря непрерывно иду­щему внутри изменению» [81, 209—210].

Понятие структурной устойчивости, играющее важную роль в теории самоорганизации, открывает большие воз­можности для рассмотрения диссипативных структур как органического целого. Дело в том, что образование таких структур не зависит ни от разброса в начальных услови­ях, ни (коль скоро они уже образовались) от флуктуаций значений параметров. Например, «все свойства автоволны в вбзбужденной среде полностью определяются лишь ха­рактеристиками самой среды» [39, 8], скорость, амплиту­да и форма автоволны не зависят от начальных условий, система как бы «забывает» их. Математически это может выражаться возникновением так называемого предельно­го цикла для траектории в фазовом пространстве решений соответствующих уравнений, т. е. со временем любая на­чальная точка в фазовом пространстве приближается к одной и той же периодической траектории [62, 113]. Это означает, что диссипативная структура способна к само­воспроизведению. Возникновение предельных циклов — не единственная форма поведения систем в «закритической» области их существования. Но в любом случае устойчи­вые диссипативные структуры характеризуются периодич­ностью своего поведения. Так, автокаталитические хими­ческие реакции, играющие важную роль в жизнедеятель­ности организма, имеют циклический характер. Известна, например, модель Эйгена, в основе которой лежит идея перекрестного катализа: «Нуклеотиды производят протеи­ны, которые в свою очередь производят нуклеотиды. Воз­никает циклическая схема реакций, получившая название гиперцикла. Когда гиперциклы конкурируют, они обнару­живают способность, претерпевая мутацию и редуплика­цию, усложнять свою структуру» [62, 121].

Таким образом, диссипативные структуры можно рас­сматривать как органическое целое, воспроизводящее ус­ловия своего существования во взаимодействии со средой и способное к саморазвитию. Возникает вопрос: достаточ-

на ли степень устойчивой целостности, которая свойствен­на диссипативным структурам как органическому целому, для того, чтобы послужить основой возникновения струк­тур более высокого уровня организации? В известном смысле — да, в качестве частей, выполняющих определен­ную функцию в целом. Мы уже упоминали о том, какие функции выполняют автоволновые процессы в развитом организме; понятие диссипативной структуры успешно применяется при синергетическом описании процессов морфогенеза, т. е. конкретного становления живого орга­низма, формирования им своих частей. Но в этом случае речь идет скорее о воспроизведении известного целого, чем о становлении принципиально новой целостности, для которой целые предшествующего уровня развития высту­пают лишь как элементы, из которых новая становящаяся целостность уже может формировать себе части. Но для того чтобы выступить в качестве элемента, система долж­на обладать особенно высоким уровнем устойчивой це­лостности.

Вообще говоря, в философии целостность наивысшего уровня ассоциируется с понятием «тотальность». Гегель пи­сал: «Отдельный круг именно потому, что он есть в самом себе тотальность, прорывает границу своей определенно­сти и служит основанием более обширной сферы...» [25,100].

Этот аспект проявления тотальности — как бы вовне — в принципе можно было бы сопоставить со способностью сложной системы, обладающей высокой степенью устой­чивой целостности, выступить в качестве элемента иного целого: «Целое — есть поэтому круг, состоящий из кругов, каждый из которых есть необходимый- момент»... [25, 100].

Однако если мы подходим к элементу как к проявлен­ной вовне тотальности, то это обязывает к соответствую­щему взгляду на него изнутри как на конкретное, которое «есть развертывающееся в самом себе и сохраняющее единство, т. е. тотальность» [25, 100].

Таким образом, к системам, способным выступать в качестве элементов, следует, очевидно, подойти историче­ски, с точки зрения их становления, чтобы понять осно­вания их устойчивой целостности как тотальности.

Исторический подход в физике применяется пока в ос­новном в рамках синергетики, а сложные системы, спо­собные выступать в качестве элементов (ядра, атомы, мо­лекулы—фундаментальные структурные единицы мате­рии), являются предметом традиционных физических тео­рий с их внеисторическим подходом. Значит, речь идет

опять-таки о сопоставлении «физики возникающего» и «физики существующего».

Нам представляется, такое сопоставление, проведенное на методологическом уровне, может быть полезно, по крайней мере, по двум пунктам. Во-первых, вычленив фи­зический критерий устойчивой целостности для тех физи­ческих систем, которые продемонстрировали свою способ­ность выступать в качестве элементов, мы можем прове­рить, соответствуют ли этому критерию диссипативные структуры. Во-вторых, следует поискать пути применения исторического подхода, свойственного теориям самоорга­низации, к структурным единицам вещества, чтобы выяс­нить, корректно ли по отношению к ним употребление ка­тегории «тотальность».

§ 3. ЕДИНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОЙ ЦЕЛОСТНОСТИ ЖИВЫХ И НЕЖИВЫХ СИСТЕМ

Критерий устойчивости замкнутой физической системы, принятый в методологии линейной физики (энергия внут­реннего взаимодействия элементов системы больше энер­гии внешних воздействий), заведомо неприменим к состоя­ниям, далеким от равновесия. Неравновесные системы принципиально открыты, поскольку и энергетически малое воздействие, если оно резонансно характеристическим осо­бенностям системы, может привести к существенным из­менениям. В этом смысле понятие замкнутой (не обмени­вающейся со средой веществом), а тем более изолирован­ной (не обменивающейся со средой энергией) системы со­ответствует лишь некоторым искусственно созданным и специально поддерживаемым ситуациям (термостат, нап­ример), а по отношению к природным объектам оказыва­ется основанным на идеализации.

Более того, названный нами критерий ограничен уже по отношению к квантовым представлениям, поскольку внешнее воздействие может быть воспринято квантовой системой не при любой его энергии, а лишь при опреде­ленном, характерном для данной системы значении. Эти характеристические значения различаются для ядер, ато­мов, молекул на порядки, что и определяет существование иерархии уровней структурной организации материи или «квантовой лестницы». Так удачно был назван В. Вайскопфом [22, 46—53] тот абстрактный объект физической картины мира, который позволяет соотнести на основе квантовых принципов предметы разных физических тео-

рий. Квантовая физика дает основание для объяснения ус­тойчивости всех сложных систем, поскольку она выдвига­ет основания устойчивости их элементарных составляю­щих. Дискретность энергетических состояний ядер, атомов, молекул как квантовых систем определяет характеристи­ческие значения квантов энергии, которые эти системы мо­гут поглощать, и соответственно наличие собственных характеристических частот спектров их излучения и пог­лощения.

Интересно, что спектры ядер, атомов, молекул имеют «одночастичный» характер, т. е. представляют собой набор узких дискретных линий, в отличие от широкополосных спектров коллективных связанных состояний многочастич­ных образований. Между тем сами ядра, атомы, молекулы также являются многочастичными системами, однако име­ют линейные «одночастичные» спектры, т. е. выступают как одна частица, что и позволяет им играть роль элемен­тов по отношению к системам более высокой ступени квантовой лестницы. Если, как мы условились, считать эту способность проявлением тотальной целостности (тоталь­ности) сложных систем, то в качестве физического крите­рия тотальности можно выдвинуть «одночастичность» спектров действия системы, т. е. наличие у нее собствен­ных характеристических частот .

На уровне квантовомеханической теории свойство це­лостности выражается через описание системы одной вол­новой функцией. Такое свойство проявляется не только микроскопическими объектами (ядро, атом, молекула). Существуют макроскопические квантовые эффекты (сверх­проводимость, сверхтекучесть), при которых система ве­дет себя как целое и описывается одной волновой функ­цией. Равновесные фазовые переходы второго рода приво­дят к образованию таких макроскопических квантовых структур за счет снятия хаотичных тепловых перемещений микрочастиц при сверхнизких температурах и установле­ния глобальной когерентности их движения.

Однако для того чтобы система обладала высокой ус­тойчивостью, необходима еще и периодичность волновой функции, описывающей систему. «Если гамильтониан име­ет дискретный спектр,— пишет И. Пригожин,— то и изме­нение волновой функции периодично» [62, 184]. В свою очередь существование дискретных энергетических состоя­ний системы (дискретный спектр гамильтониана) прояв-

___________________

*Этот критерий (без использования понятия "тотальность") был сформулировал С.П. Ситько [86, 135-137].

 

ляется в дискретности спектров ее излучения и поглоще­ния, а периодичность волновой функции свидетельствует об устойчивости системы, воспроизводящей себя как це­лое. Таким образом, И. Пригожин вплотную подходит к возможности формулировки того физического критерия устойчивой целостности систем, который мы рассматрива­ем. Но И. Пригожина интересует как раз неустойчивость, необратимость неравновесных фазовых переходов. И он подчеркивает, что необратимость процессов может иметь место при выполнении необходимого условия, которое со­стоит в существовании непрерывного спектра функции Га­мильтона для системы [62, 184].

Таким образом, то различие незамкнутой, становящей­ся целостности, необратимой в своей невоспроизводимо­сти, и целого на уровне тотальности, воспроизводящего процесс своего становления и сохраняющего себя как его известный результат, то философское различие, о котором шла речь в предыдущем параграфе, может быть выраже­но математически. Обобщая условие необратимости, сфор­мулированное для квантовых систем, И. Пригожин пишет: «Необратимость может возникать в классических и кван­товых системах, причем в обоих случаях только при усло­вии, что оператор Лиувилля имеет непрерывный спектр» [62, 266]. Дискретный спектр энергетических состояний системы и наличие собственных характеристических ча­стот, связанных с переходом между этими состояниями, — это в соответствии с приводимым нами критерием приз­нак тотальной целостности системы.

Итак, различие между объектами физики возникаю­щего и физики существующего может быть выражено ма­тематически, но связь между ними еще не столь ясна. Правда, существует объект, сконструированный на основе квантовой механики, который оказался прототипом синергетической системы [75, 26]. Это лазер. Неравновесный фазовый переход, осуществляемый при определенной мощ­ности накачки, приводит к тому, что атомы рабочего тела лазера начинают действовать скоррелированно, в резуль­тате чего лазер испускает монохроматический свет. Коге­рентность лазерного излучения — это, как и в случае со сверхпроводимостью, макроскопический квантовый эф­фект, но достигаемый в открытой системе за счет получе­ния энергии извне.

Однако лазер как синергетическая система не облада­ет даже той степенью структурной устойчивости, которую проявляют, например, диссипативные структуры. Дело в том, что предельные циклы в решении нелинейных уравне-

ний могут появляться только при наличии особых точек. чего нет в случае с лазером. Таким образом, хотя между становящейся целостностью процессов самоорганизации и тотальной целостностью структурных единиц материи можно расположить с позициий категориального анализа диссипативные структуры как целое, являющееся резуль­татом процесса становления, все же это не дает еще осно­ваний говорить ни о самоорганизации устойчивых систем квантовой физики, ни об устойчивости диссипативных структур, достаточно высокой, чтобы они могли выступать в качестве элементов других систем. Между тем последо­вательное проведение идеи развития в современной науч­ной картине мира требует и того и другого. Действитель­но, вопросы типа генезиса химических элементов или со­отношения популяции и организма занимают важное ме­сто в реализации эволюционного подхода в современном естествознании.

Новые возможности для решения поставленных выше мировоззренческих вопросов и методологических проблем появились благодаря новым открытиям в области физики живого. Предваряя дальнейшее изложение, скажем, что техническое развитие производства генераторов электро­магнитного излучения сверхвысокой частоты открыло перед исследователями такую область частот электромаг­нитного поля, к воздействию которых живые организмы оказались неожиданно чувствительны. Так, хотя электро­магнитное поле в этом диапазоне особенно сильно погло­щается водой (поэтому в солнечной радиации у поверхно­сти земли эти частоты практически отсутствуют — их пог­лощают водяные пары в атмосфере), а живые организмы на Земле содержат много воды, воздействие на точно оп­ределенных частотах низкоинтенсивным полем очень силь­но (носит резонансный характер). Ниже будет показано, почему возникла мысль о возможности выработки единого физического критерия целостности для живых и неживых систем [9, 24] при экспериментальном обнаружении ре­зонансного воздействия электромагнитного излучения (в диапазоне миллиметровых волн) на живые системы — от простейших [27, 452—469] до человека [6, 60—63: 7, 24-32].

Эксперименты показали, что человеческий организм с функциональными нарушениями способен различать нич­тожное изменение частоты внешнего электромагнитного излучения миллиметрового диапазона. При воздействии на точки акупунктуры, связанные с «больными» органами меридианами в соответствии с картографией иглорефлек-

сотерапии, электромагнитными полями с очень низкой (не­тепловой) интенсивностью от нескольких квт/см² до долей мквт/ см² на определенных частотах в диапазоне 50—70 Ггц наблюдается терапевтический эффект.

Сенсорный отклик организма и аппаратурная регист­рация изменений его физиологического состояния позво­ляют осуществлять настройку на «терапевтическую» ча­стоту. Для нас важно подчеркнуть следующее:

1) точки воздействия могут находиться на больших (метр и более) расстояниях от «больного» органа и соот­ветственно от области регистрируемых ощущений, т. е. ор­ганизм реагирует на внешнее воздействие как целое;

2) прохождение «резонансной» частоты при настройке может иметь либо триггерный, либо гауссовский характер, причем в последнем случае относительная ширина гаус-совского типа иногда составляет доли процента, т. е. ор­ганизм проявляет наличие характеристических частот одно­частичного типа;

3) микроволновая резонансная терапия (так был наз­ван этот метод лечения) оказалась эффективной для ши­рокого класса заболеваний: от язвы желудка и 12-перст-ной кишки до склероза, костных болезней и психических расстройств (к настоящему времени это проверено более чем на 4000 больных), т. е. воздействие со строго опреде­ленной частотой вызывает переход системы в другое энер­гетическое состояние, как в квантовой системе;

4) по мере выздоровления реакция организма на электромагнитное поле ослабевает, и здоровые люди прак­тически не чувствительны к потокам такого уровня, т. е. когда организм переходит в устойчивое состояние, он не чувствителен к флуктуациям.

Оценки показывают, что большие белковые молекулы, взятые изолированно, могут иметь колебательные уровни в диапазоне 10¹⁰—10¹¹ Ггц, однако в конденсированной среде их энергетический спектр должен стать квазинепре­рывным без дискретных состояний, способных воспринять внешнюю информацию в указа.нном частотном диапазоне. Вещество живого организма является конденсированной средой. Тем не менее обнаруженные резонансные полосы имеют ширину одночастичных спектральных линий. Это свидетельствует о дискретности энергетических состояний живых систем, поразительно аналогичной дискретности энергетических состояний таких устойчивых квантовых физических систем, как ядро, атом, молекула.

То обстоятельство, что именно такой (одночастичный) характер носят спектры действия живых организмов, дает

возможность предположить, что физические основания ус­тойчивой целостности живого организма те же, что и на других ступенях квантовой лестницы: живой организм яв­ляется квантовой системой. Тогда в качестве универсаль­ного физического критерия устойчивой целостности фунда­ментальных структурных единиц материи может высту­пать наличие у них собственных характеристических частот.

Возможность применения понятий квантовой физики (волновая функция, ее фаза, дискретность состояний, вы­рождение уровней и т.д.) к описанию макроскопических явлений определяется наличием в системе глобальной ко­герентности поведения ее элементов. Она может дости­гаться при фазовых переходах второго рода (сверхпрово­димость, сверхтекучесть) или при неравновесных фазовых переходах (когеренция лазерного излучения, эффект Джозефсона) за счет самоорганизации.

Применительно к биологическим системам понятие ко­герентного возбуждения впервые ввел Фрелих [85, 613— 617]. Он показал, что за счет метаболической накачки в нелинейной среде формируется мода коллективных ко­лебаний ансамбля однотипных клеток с частотой, соот­ветствующей нижайшему одночастичному колебательному состоянию.

Экспериментальная фиксация проявления в резонанс­ных эффектах характеристических частот живых организ­мов и теоретические указания на возможность их объясне­ния на основе понятия самоорганизации демонстрируют фундаментальную значимость синергетического подхода при описании биологических систем. -Возможности этого подхода не исчерпываются созданием математических мо­делей самоорганизующихся процессов в однородных систе­мах организма (ритмика сердечных сокращений, электриче­ская активность мозга, дифференциация структур крыла дрозофилы).

Как экспериментальные и модельные данные, так и су­ществующие представления о ходе биохимических реакций в организме [55, 202] говорят о том, что в нем должны обязательно существовать автоволновые процессы. Вопрос состоит лишь в том, какие масштабы они захватывают. За счет обычной диффузии это возможно только в ограничен­ных объемах (к примеру, внутри клетки), ибо организм представляет собой сугубо неоднородную среду, и неодно­родности оказывают существенное влияние на характер развития процесса.

Приведенные соображения говорят в пользу высказы-

ваемой неоднократно ранее гипотезы о роли собственных электромагнитных полей в регуляции и синхронизации внутриклеточных процессов в целом организме. С этой точки зрения физическим агентом, осуществляющим роль переносчика информации об интенсивности некоторой ре­акции в заданном объеме ткани биообъекта, может быть электромагнитное поле в форме электромагнитной волны, спиновой волны или волны продольной поляризации. Важ­но, чтобы длина эффективного взаимодействия между «из­лучателем» и «приемником» была больше морфологиче­ских неоднородностей. Комбинация дальнодействующего электромагнитного поля с диффузионными процессами может выступить фактором, обеспечивающим кооперативность метаболических процессов в организме в достаточ­но больших объемах. Для математического описания по­ведения такого типа структур могут использоваться сис­темы нелинейных дифференциальных уравнений и их решения в виде предельных циклов. Это особый вид ав­товолновых процессов, с которыми связывают накопление и циркуляцию энергии метаболизма.

С. П. Ситько и др. было высказано предположение [65, 60—63], что известные в иглорефлексотерапии «меридиа­ны» и являются по сути пространственными решениями упомянутой системы уравнений, задающими векторное по­ле потока энергии метаболизма (трехмерные метаболи­ческие «вихри», выделяемые в определенном объеме ак­тивной среды). Этот поток может осуществлять в организ­ме и информационное, и энергетическое воздействие, поскольку двенадцать основных меридианов проходят своими «внутренними ходами» через все жизненно важные органы тела: сердце, легкие, желудок и т. д., а на их «внешних ходах» расположены точки акупунктуры — се­лективные по частоте приемники внешних «пусковых сиг­налов». Проводя анализ численных решений модельных уравнений, записанных для простейших случаев, Ф. Кай­зер [35, 250—285] показал сильную зависимость положе­ний и формы предельных циклов от начальных условий, частоты и интенсивности таких сигналов, особенно в ок­рестностях особых точек, которые в нашем случае можно отождествлять с точками акупунктуры. Такая гипотеза позволяет трактовать сенсорную реакцию «в больном» ор­гане как энергетический ответ организма на коррекцию пространственного положения соответствующего предель­ного цикла через особые точки.

Безусловно, строгое аналитическое решение задачи предполагает знание конкретного микроскопического ме-

ханизма, ответственного за формирование когерентного электромагнитного поля. Основываясь на эксперименталь­ных данных (ширина резонансов примерно 0,1 %, а вели­чина энергии отдельных квантов (2—3)10^-4 эВ), можно значительно ограничить круг моделей, пригодных для со­ответствующего описания, поскольку, как указывалось, дискретные переходы в области 5·10¹⁰—5·10¹¹ Ггц в неживых многочастичных системах должны отсутствовать. В живой же материи они возможны только в тех случаях, когда состояния, генерирующие эти переходы, выделяются на тепловом фоне. Известно несколько теоретических мо­делей, обеспечивающих такую возможность. В концепции Фрелиха [85, 613—617] предполагается, что за счет не­линейных процессов химический потенциал системы тож­дественных молекул может сместиться в район наиболее низкого коллективного колебательного состояния, обеспе­чивая при Бозе-конденсации большую неравновесную за­селенность последнего за счет энергии метаболических процессов. Часть ее и накапливается в предельных цик­лах на частоте накачки этого состояния.

Известна модель солитонного транспорта энергии вдоль белковых молекул, предложенная А. С. Давыдовым [84, 83—115]. Теоретически обоснована резонансная фо­тодиссоциация долгоживущих солитонов на экситон и ло­кальную деформацию при значениях частот внешнего поля 3·10¹⁰—7·10¹⁰ Ггц, т. е. существует возможность та­кого рода вмешательства в ход метаболических процес­сов.

Кроме того, было высказано предположение [66, 65], что информационная связь с внешним полем и транспорт энергии вдоль пространственных траекторий предельных циклов могут быть обусловлены спиновыми состояниями белковых молекул. Эта гипотеза нашла эксперименталь­ное подтверждение [8, 58—83].

Вкратце предлагаемая Ситько и Сугаковым гипотеза означает следующее. Электромагнитные волны диапазона 45—65 Ггц, возникая в организме в результате переходов между подуровнями триплетного спин-спинового расщеп­ления, обеспечивают универсальную дальнодействующую когерентность, которую не ограничивают неоднородности реальных живых структур. Роль короткодействующих ак­тиваторов могут выполнять ферментативные комплексы, активность которых, как известно [19, 152], триггерным образом зависит от ориентации спина внешних электронов в активных центрах.

Как видим, рассмотрение живого организма как це-

лостной физической системы при развитом понимании це­лостности в физике не означает редукции биологии к физике, поскольку причина того, что система оказалась целостной и в физическом смысле, имеет биологический характер. Действительно, возникновение предельных цик­лов, обеспечивающих физическую целостность системы, связано с нелинейностью в системе; нелинейность сущест­вует за счет химической энергии метаболизма, а основа ме­таболизма — биологический обмен веществ, т. е. все формы движения работают каждая на своем уровне и в тесной связи друг с другом; соответственно коррелируются мето­ды естественных наук при описании живого. Значит, ес­тествознание подошло к такому уровню развития, когда живая система может быть понята в своей специфической целостности только в том случае, если целостность эта прослежена во всех аспектах существования живого.

Высокая степень общности законов самоорганизации, их применимость в равной мере к физическим, химиче­ским, биологическим, экологическим и другим системам, с одной стороны, создает предпосылки для синтеза естест­веннонаучного знания, а с другой — совершенно меняет ситуацию в осуществлении интеграционных процессов в науке. Речь идет прежде всего о соотношении методов ес­тественных наук при исследовании живого.

До тех пор, пока физика занималась устойчивыми рав­новесными системами, применение физических методов, ориентированных на редукцию, на сведение свойств сис­темы к свойствам элементов и их взаимодействий, было возможно лишь при анализе структуры биологического объекта. Целостность живых организмов, их способность к эволюции могли быть обнаружены лишь методами био­логической науки. Несоответствие между методологиче­скими установками наук, использовавшихся при изучении живого, создавало больше трудности для теоретического синтеза получаемых ими результатов; сведения об атомно-молекулярной структуре биологических объектов, давае­мые физикой и химией, не сопрягались с биологическим знанием о функциях, выполняемых структурными элемен­тами, организованными в части биологического целого.

Сейчас, когда физика и химия подошли к проблеме становления, оказалось, что у этих наук открылась воз­можность для исследования биологических систем как це­лостных образований. Действительно, если живой орга­низм является целостной системой, то, очевидно, целост­ность его должна обеспечиваться на всех уровнях: и на биологическом, и на химическом, и на физическом. Дру-

гой вопрос, насколько близко та или иная наука подошла к тому, чтобы объяснить эту целостность со своих позиций. Если физика, химия, биология выработали свои критерии целостности, то и целостная биологическая система долж­на отвечать всем этим критериям.

Таким образом, мы рассматриваем живой организм как квантовую систему и диссипативную структуру, образо­вавшуюся в результате неравновесного фазового перехода и постоянно воспроизводящую себя благодаря процессам самоорганизации.

Указанный подход позволяет выделить среди диссипативных структур живые организмы как особый класс ус­тойчивых целостных систем. Очевидно, к ним в полной ме­ре можно отнести категорию тотальности. Во-первых, внешне они проявляют себя как высокоустойчивые систе­мы. Во-вторых, организмы способны выступать в качест­ве элементов в экологической пирамиде (биогеоценоз в данном случае выступает как целое, формирующее себе в качестве частей популяции из элементов, которыми и ока­зываются особи определенного вида, т. е. живые организ­мы). В-третьих, сам живой организм—это «развертывающееся в самом себе и сохраняющее себя единство, т. е. тотальность, и лишь посредством различия и определения различий может существовать их необходимость и свобо­да целого» [25,100].

Попытке подойти к структурным элементам вещества как к результату самоорганизации (т. е. перейти от ана­логии между некоторыми диссипативными структурами и квантовыми системами к аналогии между квантовыми системами и самоорганизующимися структурами) будет посвящен следующий параграф.

§ 4. ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КВАНТОВОЙ СИСТЕМЫ КАК САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СТАВШЕГО ЦЕЛОГО

Мировоззренческое значение современной революции в физике трудно переоценить, ведь она оздает основу для выработки единой научной картины мира, как компонента научного мировоззрения. Действительно, единая научная картина мира в принципе должна представлять собой генерализованный синтез частонаучных картин мира, опираю­щийся на целостный образ природы в ее саморазвитии. Для того чтобы основанный на принципе развития синтез был осуществлен, этот принцип должен выступать в качестве ор-

ганизующего начала во всех синтезируемых-картинах ми­ра, а также эксплицироваться в закономерностях, общих для процессов развития, изучаемых разными областями науки.

Оба эти условия начали осуществляться при развер­тывании современной революции в естествознании: синер­гетика изучает общие закономерности становления слож­ных систем, а физическая картина мира, долгое время при всех изменениях остававшаяся антиэволюционистской, на­чинает перестраиваться на основе исторического подхода к отражаемым ею объектам. Собственно, осуществление названных условий представляет собой единый процесс, поскольку перестройка физической картины мира на эво­люционистский лад основана на освоении идей самоорга­низации всей физической наукой.

Следовательно, речь идет о мировоззренческом значе­нии той методологической проблемы соотношения «физики существующего» и «физики возникающего», решение кото­рой определит, на какой основе будет обеспечено единство физического знания. Либо выведение линейной «физики су­ществующего» как частного случая, соответствующего усло­виям применимости идеализирующих представлений, из нелинейной «физики возникающего», либо сведение по­следней к особо сложным вариантам динамики систем, фундаментальные основы существования которых уже описаны «физикой существующего», — такова методоло­гическая альтернатива, стоящая перед современной фи­зикой. Ее культурное значение почти трагически обрисова­но И. Пригожиным и И. Стэнгерс в их книге «Порядок из хаоса» [63, 432]. Трудно переоценить и мировоззренче­ское значение решения этой проблемы, о котором шла речь выше. Переосмысление всего физического знания с пози­ций идей самоорганизации — необходимый момент пост­роения новой, эволюционистской физической картины мира.

Именно в контексте этих мировоззренческих и методо­логических вопросов и раскрывается смысл аналогии меж­ду тотальной целостностью живого организма как самоорганизующейся диссипативной структуры и устойчивостью структурных единиц вещества, позволяющей им выступать в качестве элементов систем более высокого уровня орга­низации.

Практически речь идет об одном из вариантов возмож­ности рассмотреть ядро, атом, молекулу как результат про­цессов самоорганизации. Только такой подход позволит вписать их в историю саморазвития природы физической

картины мира, основанной на принципе развития. Только такой подход позволит рассмотреть их как целое, как ре­зультат становления, способный к самовоспроизведению, а тем более обсуждать вопрос о применимости к этим объектам понятия тотальности (тотальной целостности). Действительно, целое как тотальность может быть рас­смотрено лишь исторически конкретно, т. е. как «развер­тывающееся в самом себе и сохраняющее себя единство» [25, 100]. Это условие выполняется, на наш взгляд, при попытке рассмотреть интересующие нас объекты как про­дукт самоорганизации, т. е. как бы «изнутри», в становле­нии. Обнаружение того обстоятельства, что живой орга­низм отвечает тому же физическому критерию устойчиво­сти целостности, что и основные структурные единицы ве­щества, являющиеся квантовыми системами, послужило основанием для проведения аналогии между живым орга­низмом и квантовой системой. В процессе развертывания этой аналогии оказалось, что квантовые свойства живого организма определяются тем, что он является самоорга­низующейся системой, воспроизводящей свою целостность как диссипативная структура особенно высокого уровня устойчивости. Мы обозначили в соответствии с философ­ской традицией такую устойчивую целостность самовос­производящегося и саморазвивающегося объекта поняти­ем «тотальность».

Основываясь на обнаруженном совмещении в живом ор­ганизме свойств квантовой системы и самоорганизующей­ся диссипативной структуры, проведем теперь обратную аналогию между квантовыми системами и живым орга­низмом, т. е. рассмотрим квантовые системы особенно вы­сокого уровня устойчивости (ядра, атомы, молекулы) как самоорганизующиеся и самовоспроизводящиеся структуры (возможность применения к ним понятия «диссипатив-ность» проблематична и требует уточнения). Если такую аналогию удастся провести и обосновать, то это и будет основанием того отнесения к структурным единицам ве­щества категории «тотальность», которое мы провели в § 2 этой главы, исходя из категориального анализа в рам­ках категорий «целостность», «целое», «тотальность» про­цессов формообразования, исследуемых современной фи­зической наукой.

Теоретическим основанием проводимой нами аналогии служит создание унитарных калибровочных теорий физи­ческих взаимодействий, дающее возможность рассматри­вать спектр существующих элементарных частиц как ре­зультат спонтанного нарушения локальных симметрий на

ранних стадиях развития Вселенной. Построение космо­логических моделей, воспроизводящих исторические про­цессы становления элементарных частиц, ядерного синте­за, образование химических элементов как процессы са­моорганизации, в настоящее время уже началось.

Итак, определим фундаментальные структурные еди­ницы вещества — ядро, атом, молекулу — как результаты самоорганизации материи на соответствующих уровнях. Количественной мерой уровня служит интенсивность взаи­модействия с внешней средой, определяющая энергию свя­зи образовавшейся стабильной системы. Таким образом, иерархию уровней структурной организации материи (или «квантовую лестницу»), отражавшую в современной фи­зической картине мира строение материи, мы будем рас­сматривать как результат предшествующей самооргани­зации.

Следует иметь в виду, что поскольку мы проводим ка­тегориальный анализ, необходимо каким-то образом за­фиксировать на категориальном уровне отличие подхода с позиций теории самоорганизации к тем качественным скачкам, с которыми связано формирование структурных единиц вещества, от подхода линейной физики. Дело в том, что с точки зрения равновесной термодинамики об­разование ядерных, атомных, молекулярных структур мож­но рассматривать аналогично образованию кристалличе­ских структур при понижении температуры, т. е. как рав­новесный переход. Увеличение упорядоченности, т. е. понижение энтропии, здесь можно связать с больцма нев­ским принципом упорядоченности [59, 512].

Больцман, рассматривая энтропию как меру неупоря­доченности системы, показал, что термодинамическое равновесие -замкнутой системы характеризуется максимумом энтропии и связано с предельно неупорядоченным состоя­нием. Максимальная упорядоченность равновесной систе­мы, обменивающейся энергией (но не массой) с внешней средой при заданной температуре, определяется миниму­мом свободной энергии. Равновесие достигается при низ­ких температурах, минимальной энергии и малой энтро­пии. Примером равновесной упорядоченной структуры яв­ляется кристалл. При нагревании эта структура разруша­ется, сменяясь менее упорядоченным движением молекул в расплаве и их хаотическим движением в газе (соответст­венно растет и энтропия). Аналогично при повышении температуры упорядоченное движение электронов в атоме сменяется их беспорядочным движением в плазме, а при дальнейшем существенном увеличении энергии развали-

ваются ядра и начинают беспорядочное движение их структурные элементы.

Однако при попытке пройти описанный путь в направ­лении, соответствующем увеличению упорядоченности, а не ее уменьшению, т. е. в направлении, соответствующем историческому движению становления структурных еди­ниц вещества, представления о равновесных фазовых пе­реходах обнаруживают свою ограниченность, а идеи само­организации представляются весьма перспективными. Так, с их помощью могут быть сняты методологические трудно­сти в объяснении образования оболочечной структуры ядра, нашедшие, в частности, отражение в исторически закре­пившейся терминологии («магические» ядра, «магические» числа). Речь идет о методологическом обосновании само­произвольности формирования самосогласованного потен­циала системы сильновзаимодействующих нуклонов в от­сутствие силового центра. Теория самосогласованного ядерного потенциала лежит в основе оболочечных моделей ядра, которые не только объясняют явления «магичности», ной являются теоретической основой количествен­ных методов в ядерной физике, предсказывающих значе­ния характеристических частот ядерных переходов, спины и четности дискретных энергетических состояний ядра как устойчивой квантовой системы.

Что касается атомного уровня, то здесь, казалось бы, нет места для ситуаций выбора, характерных для неравно­весных фазовых переходов. Действительно, заряд атомно­го ядра однозначно определяет строение атома химическо­го элемента. Однако реальная история образования хими­ческих элементов ничего общего не имеет с автоматиче­ским возвращением электронов на места в атоме при охлаждении плазмы. Обычный процесс горения, ассоции­руемый с низкотемпературной плазмой,— это химическая реакция окисления, в результате которой энтропия увели­чивается [83, 116—117]. А реальные исторические процес­сы образования атомов химических элементов с понижени­ем энтропии, в недрах ли звезд или планет, очевидно, бы­ли достаточно сложными, происходили в разных условиях и содержали существенный элемент случайности — не случайно чистый углерод в природе встречается в столь разных формах, как графит и алмаз. Кроме того, с обра­зованием химических элементов начались химические ре­акции, протекание которых принципиально неравновесно. Молекулярный уровень, как показала уже структурная хи­мия, в своем формировании также содержал принципиаль­ный момент неоднозначности.

Даже если подходить к ядру, атому, молекуле как ставшим образованиям, рассмотрение их как равновесных образований все равно приводит к противоречию с кван­тово-релятивистскими представлениями, но этот вопрос мы обсудим позже. Здесь же отметим, что наличие неод­нозначности (бифуркации), характерное для неравновес­ных фазовых переходов, совершенно не исключено при кон­кретно-историческом рассмотрении формообразования структурных единиц вещества. Поэтому здесь вполне мо­жет работать то категориальное различение процессов са­моорганизации от фазовых переходов другого рода, кото­рое приводит И. Пригожин в связи с расширением физиче­ского понимания категории времени. Именно благодаря неоднозначности выбора в точках бифуркации время в теориях самоорганизации обретает подлинную необрати­мость. В отличие от динамических теорий — классических, релятивистских, квантовых (где время обратимо), в тер­модинамике диссипативных структур время перестает быть простым параметром, а оказывается понятием, выра­жающим темп и направление событий.

Направленность времени диктовалась и классической термодинамикой. Направление «стрелы времени» задава­лось там возрастанием энтропии. До сих пор противоречие между динамическим и термодинамическим способами описания действительности и пониманием времени разре­шалось в методологии физики, так сказать, в пользу ди­намики. Т. е. динамическое описание считалось фундамен­тальным, а второе начало термодинамики — результатом приближенных процедур, связанных с макроскопическим рассмотрением. Такой взгляд подкреплялся и тем обстоя-гельством, что динамическое описание в системах, описы­ваемых термодинамикой, осуществлялось на микроскопи­ческом уровне. Стандартная же объяснительная схема связывала поиски сущности с обращением к более низко­му уровню структурной организации материи. Динамиче­ское описание рассматривалось как более фундаменталь­ное еще и в силу его микроскопичности.

В еще большей степени научная респектабельность микроскопического подхода сказывается при оценке уче­ными синергетического описания макроявлений, в частно­сти термодинамического описания неравновесных фазовых переходов. Использование феноменологических уравнений эволюции ограниченного числа макроскопических пере­менных рассматривается как приближенная процедура, к применению которой вынуждает сложность решения ки-

нетических уравнений неравновесной статистической ме­ханики.

И. Пригожин занимается проблемой точного вывода основного кинетического уравнения из динамики. Сама возможность этого вывода обусловливается введением операторов, которые явным образом нарушают симмет­рию относительно обращения времени, т. е. необрати­мость, наблюдаемая на макроуровне, с самого начала предполагается и при микроскопическом рассмотрении. Внедрение операторов энтропии и времени приводит к выделению «внутреннего времени системы» [62, 234]. При этом второе начало термодинамики рассматривается как фундаментальный динамический принцип. Пригожин пи­шет: «Применение второго начала позволяет нам опреде­лить новое внутреннее время Т, которое, в свою очередь, дает возможность сформулировать нарушение симметрии, лежащее в основе второго начала. Как было показано, введенное нами внутреннее время существует только для неустойчивых динамических систем. Его среднее согласу­ется с динамическим временем (в соответствующих ситуа­циях)» [62, 246]. Однако И. Пригожин подчеркивает: «По своим наручным часам мы можем измерять свое среднее внутреннее время, но понятия внешнего и внутреннего времени совершенно различны» [62, 246]. Интересно, что введение внутреннего времени связано с нелокальным опи­санием системы и в пространстве, и во времени. В ситуа­циях динамической неустойчивости, когда можно ввести внутреннее время, понятие траект