Тема 3.5. Самоорганизация в живой и неживой природе

Самоорганизация означает изменение структуры системы под действием только внутренних факторов. Поэтому, в строгом смысле, этот термин применим только к Вселенной в целом. А все остальные системы - открытые и находятся под воздействием внешней энергии.

Термин самоорганизация употребляется также и тогда, когда изменения системы происходят без видимой цели.

Организация - это структура связей между элементами системы. Хотя всякая система обладает определенной организацией, эти понятия не тож дественны. С течением времени система и ее организация могут изменять ся под действием внешних или внутренних сил.

Изменение системы и ее организации может преследовать определенные цели и иметь внутренние, ей присущие возможности для следования этим целям. Подобную систему в теории управления и системном анализе приня то называть организмом. Всякий организм - система, но не наоборот.

Описание процесса самоорганизации материи опирается на два посту лата: 1) материя обладает свойством саморазвития (принцип синергизма) и 2) Вселенная возникла 15-20 млрд лет назад (принцип начала).

Эволюция Вселенной представляет собой грандиозную панораму воз никновения из хаоса все новых систем разной временной и пространствен ной протяженности. Эти образования далеки от равновесия, квазистабиль ны и, разрушаясь, снова возвращаются в хаос, давая материал для новых квазистабильных образований.

Совсем недавно была открыта возможность самоорганизации химических реакций в отсутствие каких-либо температурных воздействий. Подобные явления коренным образом изменили наш взгляд на физические науки и их связь с биосферой: материя стала рассматриваться не как инертный объ ект, изменяющийся в результате внешних воздействий, но наоборот, как объект, способный к самоорганизации, проявляющий при этом как бы свою “волю” и многосторонность (А.Баблоянц, 1990)

Сейчас в наших руках достаточно обнадеживающих данных, которые поз воляют предполагать, что возникновение живого из неживого в далеком прошлом обусловлено действием обычных физико-химических законов.

Энтропийная и эволюционная теория XIX века постулировали две совер шенно противоположные тенденции развития: первая - к максимальному беспорядку, простоте, спокойствию, неизменности, одинаковости и другая - к сложности, случайности и многообразию. Биологическим наукам приш лось постулировать наличие особых “жизненных сил”, не подчиняющихся законам физики и химии.

Разрыв между биологическими и физическими науками был преодолен только в середине 60-х годов нашего столетия.

Стала очевидной необходимость неравновесных условий для всех жиз ненных процессов. Клетка как единица живого может жить только в условиях постоянного притока питательных веществ. Биохимические процессы, как правило, подчиняются нелинейным кинетическим уравнениям. Поведение клетки как системы, имеющей сложную пространственно-временную органи зацию, невозможно объяснить в рамках редукционизма молекулярной биоло гии. Напротив, с помощью такого нового понятия, как диссипативные структуры, можно дать объяснение способности проявлять разнообразные сложные свойства, присущие живому.

Идея, предполагающая, что жизнь возникла в результате самоорганизации материи, выглядит как обоснованная гипотеза, которая должна получить экспериментальное обоснование. Свойства самоорганизации открытых систем, в которых протекают химические реакции, составляют недостающее звено в процессе молекулярной эволюции, приводящей к появлению живых организмов.

Вероятность таких событий в значительной степени подтверждается созданием теоретических моделей. Так, М.Эйген разработал модель, в ко торой в результате взаимодействия белков и нуклеиновых кислот возника ет примитивная клетка.

Принципы универсального эволюционизма. Возникновение жизни - естественный этап саморазвития Земли. Появление жизни изменило характер эволюции ее географической оболочки.

Возникновение разума - закономерный результат развития жизни на Земле. Наш мозг порождает способность познавать окружающий мир, видеть себя со стороны, познавать самого себя и задумываться над тайной своего происхождения.

Благодаря появлению разума возникает общество как совокупность индивидуумов, способных к совместному труду и творчеству в материальной и духовной сферах.

История человека включена в историю биосферы. Развитие человеческого общества - такой же естественный процесс, как формирование галак тик и развитие вируса.

Таков, по Н.Моисееву, эскиз единого процесса самоорганизации (процесса синергизма), протекающего в нашей Вселенной.

В основе самоорганизации лежит механизм РЫНКА. Термин РЫНОК включает в себя отбор по множеству критериев, который носит иерархический характер.

Одна из важнейших особенностей процессов самоорганизации нашего ми ра - существование механизмов кооперативности, т. е. объединения элементов в системы. Эта особенность присуща всем уровням организации материального мира - и неживой материи, и живому веществу, и процессам, протекающим в общественной сфере. При этом имеется в виду реализация потенциально возможных связей между элементами и законов нашего мира. Причем потенциально возможных кооперативных структур гораздо больше, чем реально наблюдаемых. Значит, проявление кооперативности - это тоже результата отбора, т.е. действия механизмов “универсального рынка”. И поскольку критерии отбора различны и их много, то процесс формирования систем тоже неоднозначен и приводит к многообразию различных форм ор ганизации систем.

Во многих случаях, зная свойства элементов, мы можем заранее предсказать свойства системы. Но она может обладать и специальными “системными свойствами”, которые не выводимы из свойств элементов.

Следовательно, объединение элементов в системы может приводить к появлению объектов, обладающих новыми непредсказуемыми свойствами, которые в свою очередь могут участвовать в отборе.

В результате объединения (кооперации) могут возникать объекты с не сопоставимыми свойствами, а значит, и не участвующими в последующих стадиях отбора.

Возникающие системы могут взаимно “дополнять” друг друга, т.е. слу жить кирпичиками для создания новых системных конструкций.

Таким образом, в процессе эволюции, т. е. действия механизма РЫНКА, возникают иерархически организованные кооперативные структуры, которые однажды снова начинают участвовать в отборе и формировании нового эта жа иерархии.

Вся эта “кооперативная деятельность” происходит на фоне стохастики, расширяющей палитру отбора (или “рыночного прилавка”). Мутагенез является одним из примеров подобного процесса, но он проявляется в похожих формах на всех этажах организации мира.

Кооперативность, т. е. объединение в системы, столь же естественная форма движения, как и движение планет: возникают все более и более сложно организованные структуры. Но нельзя говорить о том, что механизм РЫНКА приводит к более совершенным конструкциям, поскольку в силу множественности критериев они просто несопоставимы (прокариоты и эука риоты, человек и термит). По одним критериям РЫНОК расставляет произведения природы на одной шкале, а по другим критериям шкала выглядит совершенно иначе.

Необходимо более глубоко разобраться в том, как функционирует РЫНОК, как возникает “поле возможностей”, из которого происходит отбор, и как этот отбор происходит.

Отбор совершается по целому множеству критериев, и многие из них несопоставимы.

При объединении элементов в системы каждый из них что-то теряет во имя чего-то другого. Иными словами, всякое кооперативное образование является следствием некоторого компромисса.

У всякого сообщества живых существ есть одна ему присущая особенность - степень подчинения индивидуума общим правилам поведения сообщества (стада). Другими словами, поведению каждого живого существа присущи две тенденции (два интереса или две цели).

Одна из них - сохранение гомеостаза отдельного организма, другая - сообщества (или популяции). И эти два критерия не являются автоматически совместимыми, ибо цели по существу разные. Значит, для их совмещения необходим компромисс: каждому виду свойственно разрешение этого компромисса, он жертвует степенью одного ради другого. И эти компро миссы могут быть самыми разными, т. е. мы видим самые разные сочетания “личного” и “общественного”. Два примера.

Многие из головоногих моллюсков - каннибалы, и все “общественное” им абсолютно чуждо. Природа сохранила только те виды, у которых самцы немедленно погибают сразу после того, как совершат свои брачные обязанности. Конфликт между личным и общественным решен однозначно раз и навсегда в пользу личного.

Термиты: все личное оказалось полностью подчинено коллективным интересам. Отдельный термит даже не может рассматриваться в качестве от дельного организма: у них даже пищеварение общее, а стремление к сох ранению индивидуального гомеостаза, вероятно, практически отсутствует. Организмом является лишь термитник в целом.

РЫНОК с его сложнейшей иерархической системой отбора допускает са мые немыслимые сочетания разных уровней реализации тех или иных тенденций.

С аналогичной ситуацией мы сталкиваемся в человеческом обществе. Одна из важнейших характеристик цивилизаций - место личности в структуре общества.

На одном фланге (следуя М. Веберу) - цивилизации “протестантской этики” с ее крайним индивидуализмом. Здесь особо выделяются кальвинисты с их преклонением перед личным успехом, с верой в то, что именно он говорит об избранности. А рядом - русская цивилизация с ее соборностью и коллективизмом и тем особым духовным настроем, о котором писал Н.Я.Данилевский еще в 60-е годы прошлого века, а в начале 20-х годов нынешнего отметил А.Д.Тойнби. По мнению Н.Н.Моисеева, эти два человека особенно отчетливо увидели в России цивилизацию, глубоко отличную от той, которая возникла у народов Европейского полуострова.

А еще дальше по этой шкале расположена цивилизация Японии с ее принципом “забивания гвоздей”. Человека принимают на работу в фирму не потому, насколько он талантлив, а потому, насколько он способен при нять философию фирмы и не “высовываться”.

Очень важно понять, каким образом могло возникнуть такое многообразие цивилизаций, - объяснить его простыми законами конкуренции вряд ли возможно.

Когда экономисты используют слово “рынок”, они имеют в виду механизм конкуренции (главным образом). Я. Н. Моисеев, говоря о РЫНКЕ, имеет в виду механизмы, преодолевающие “противоречия”. Конкуренция, связан ная с понятием “антагонизм”, - лишь частный вид противоречия и в рафинированном виде почти не встречается ни обществе, ни в природе - даже хищник и жертва, строго говоря, не являются антагонистами.

Противоречия означают тот общий случай взаимодействия, когда у каж дого из некоторого множества взаимодействующих элементов существует много различных и несовпадающих целей. Их “интересы” не антагонистичны, но и не тождественны. Для их разрешения, т. е. обеспечения возможности взаимного существования, необходимы некоторые компромиссы, реализация которых и создает новую кооперативную конструкцию.

Систематическим анализом такой ситуации впервые начал заниматься в самом начале XX века итальянский экономист В.Парето. С его именем связано возникновение математической теории конфликтов, или игр с непро тивоположными интересами, впоследствии блестяще развитой ныне покойным профессором МГУ Ю.Б.Гермейером. В рамках этой теории возникло очень важное понятие “парето-оптимальность”.

Если по одним параметрам одна система лучше другой, а по другим - хуже, то РЫНОК отказывается делать свой выбор, и обе системы получают право на существование. Множество состояний (или организмов), в котором улучшение одной из

характеристик неизбежно сопровождается ухудшением хотя бы одной из других, и принято называть парето-оптимальным множеством (или парето-оптимальными компромиссами).

Таким образом, механизмы отбора в реальной жизни отбирают не от дельные организмы, структуры, формы, а целое множество парето-оптимальных структур. С этой точки зрения и термит, и человек, и любой другой процветающий вид реализовал свой парето-оптимальный компромисс, который может быть разрушен при изменении внешних условий, т. е. системы критериев

В человеческом обществе описанный процесс отбора усложняется тем, что в него включается Разум с присущей ему неоднозначной интерпретацией того, что человек наблюдает. Многие исследователи пытаются понять, какими мотивами пользуется человек, совершая тот или другой дополни тельный выбор или принимая решение в конфликтной ситуации.

О проблеме “устойчивости компромисса’’. Предположим, что несколько субъектов условились о содержании некоторого компромисса, т. е. приняли на себя определенные обязательства. Если субъекты достаточно разумны, то они сами выберут некий парето-оптимальный компромисс, поскольку в противном случае существует некоторый компромисс, который одновременно более выгоден всем субъектам (в природе роль Разума играет РЫНОК - он производит разумный отбор). Но такой выбор еще не означает, что ко му-либо из субъектов не придет в голову нарушить договоренности и по лучить для себя лично некое преимущество.

Значит, среди парето-оптимальных компромиссов имеют шанс реализоваться лишь такие, отступления от которых невыгодны никому из участников компромисса (или кооперации). Такие компромиссы называются устойчивыми.

Итак, в процессе эволюции (самоорганизации, развития) разрешаются разнообразные противоречия или конфликты. В результате возникают кооперативные взаимодействия; иными словами, утверждается некая система компромиссов, которая и есть основа кооперативной организации, т. е. объединения элементов в системы. И на этой возникающей совокупности систем снова начинает действовать отбор.

В результате отбора возникают системы, несравнимые по своим свойствам (по терминологии теории исследования операций - парето-оптимальные). Часто они обладают взаимодополняющими свойствами, что является основой для новой кооперации и т.д. Вот такой представляется схема интерпретации эволюции материального мира, которую Н. Моисеев и называет

универсальным эволюционизмом.

(Пример: прокариоты, эукариоты и биосфера, как результат кооперативного взаимодействия множества агентов).

Возникновение новых форм организации вещества - одна из самых сокровенных тайн мироздания. И один из решающих шагов в ее постижении сделал Ч. Дарвин. И как ни важен этот шаг, он лишь один из эпизодов познания грандиозного единого процесса эволюции Универсума.

В процессах развития важнейшую роль играет бифуркация. Открытием этого явления мы обязаны прежде всего Л. Эйлеру и А. Пуанкаре (и ряду других математиков и физиков, изучавших критические состояния систем, изменяющихся во времени). Явление бифуркации приводит не только к по явлению новых форм организации вещества, но, и это может быть еще важ нее, - к непредсказуемости эволюции.

При переходе через критическое состояние (катастрофу) система практически теряет “память”, и в становлении ее нового состояния резко возрастает роль тех случайных воздействий, той стохастики, которая органически присуща природе. Появление качественно новой формы организации всегда есть результат бифуркации. (Поэтому правы и Дарвин и Кювье - каждый по-своему!)

Верхняя оболочка Земли пережила по меньшей мере три грандиозные перестройки (бифуркации): появление живого вещества (биосферы), переход от прокариотов к эукариотам и становление Разума.

Основная задача фундаментальной науки - раскрыть процесс формирования новых организационных структур и описать те принципы отбора, которые сохраняют лишь отдельные формы кооперации.

Всю грандиозную систему создания многообразия различных форм и от бора тех структур, которые продолжали эволюционировать, Н. Моисеев и называет РЫНКОМ (основным, а может быть, и единственным механизмом самоорганизации).

Мутагенез, неточность редупликации, кооперативность - все это составляющие единого процесса действия РЫНКА.

Моисеев отмечает: тот язык, который он пытается ввести с помощью эмпирических обобщений, является естественным развитием языка эволюционной теории Дарвина.

Необходимым условием конкуренции служат “пределы роста” - концепция Римского клуба, берущая начало от Мальтуса, но совершенно очевидно следующая из конечности земного пространства. Математический анализ показывает, что конкуренция в условиях Рынка

и при достаточном времени неизбежно приводит к монополизму (выживание наиболее приспособленных).

Реально же выживает множество организмов, в том числе и, казалось бы, несовершенных. Это обстоятельство (выживание всех, кроме явно не приспособленных) и следует рассматривать как важное эмпирическое обобщение. Работает какое-то “антимонопольное законодательство”, механизм протекции для меньшинств. Те конечные состояния, к которым движутся изменяющиеся объекты природы, физик К. фон Вейцзеккер назвал главной загадкой эволюции. Загадка заключается в способе возникновения той суммы характеристик, которя определяет конечное состояние, необходимое для сбалансированности системы.

Редукционизм привел к неполному, если не искаженному, пониманию мира. Ощущается необходимость понять, каким образом возникает система, организация, организм, а не только какова природа элементов системы; како во соотношение между эволюцией элемента системы (в свою очередь являющегося системой) и эволюцией системы в целом.

Термодинамический подход не касается механизмов эволюции, будучи ориентирован на конечные состояния системы.

Следует обратить внимание на сходство понятий система, организм, организация, поскольку все они подразумевают присутствие элементов множества, целесообразно взаимодействующих между собой. Под целью здесь понимается устойчивость системы, предполагающая и устойчивость входящих в нее элементов, хотя каждый из этих элементов может быть заменен иным с аналогичными системными функциями. Всю это концепцию Н. Н. Моисеев называет Рынком с большой буквы.