Пригожин порядок из хаоса pdf. Конспект книги: Илья Пригожин — Порядок из хаоса

Илья Романович Пригожин - бельгийской физико-химик, основатель брюссельской школы исследователей в области физической химии и статистической механики, основоположник общей теории диссипативных систем. Его научное творчество тесно связана с философией, с производством инновационных идей на грани науки и философии. К ним относятся, например, новое осмысление идеи времени, пересмотр роли и места науки в культуре, а также самой парадигмальной природы науки. Обогащая методологию науки новой парадигмой, проецируя его на современный изменчивый мир с присущей ему темпоральністю, нестабильностью, неровно-важностью, Г. Пригожин сделал важный вклад в философское осмысление радикальных изменений, происходящих в современной науке и культуре.

Порядок из хаоса: Новый диалог "ЧЕЛОВЕКА С ПРИРОДОЙ"

Наше видение природы претерпевает радикальные изменения в сторону разнообразия, темпоральності и сложности. Долгое время в западной науке доминировала механическая картина мироздания. Сейчас мы осознаем, что живем в плюралистическом мире. Существуют явления, которые представляются нам детерминированными и обратимыми. Такие, например, движение маятника без трения или Земли вокруг Солнца. Но существуют также и необратимые процессы, которые как бы несут в себе "стрела времени". Например, если слить две такие жидкости, как спирт и вода, то из опыта известно, что со временем, они перемешиваются. Обратный процесс - спонтанное разделение смеси на чистую воду и чистый спирт-никогда не наблюдается. В связи с этим, смешивания спирта и воды - необратимый процесс. Вся химия, по существу, составляет нескончаемый перечень таких необратимых процессов.

Понятно, что, помимо детерминированных процессов, некоторые фундаментальные явления, такие, например, как биологическая эволюция или эволюция человеческих культур, должны содержать некий вероятностный элемент. Даже ученый, глубоко убежденный в правильности детерминированных описаний, вряд ли осмелится утверждать, что в момент Большого взрыва, т. е. возникновения известной нам Вселенной, дата выхода в свет нашей книги была начертана на скрижалях законов природы. Классическая физика рассматривала фундаментальные процессы как детерминированные и обратимые. Процессы, связанные со случайностью или необратимостью, считались досадными исключениями из общего правила. Сейчас мы видим, насколько важную роль играют повсюду необратимые процессы и флюктуации.

Хотя западная наука была стимулом к необычайно творческого диалога между человеком и природой, некоторые последствия влияния естественных наук на общечеловеческую культуру далеко не всегда носили позитивный характер. Например, противопоставление "двух культур" в значительной мере обусловлено конфликтом между вневременным подходом классической науки, который доминировал в подавляющем большинстве социальных и гуманитарных наук. Но за последние десятилетия в естествознании произошли значительные перемены, столь же неожиданные, как рождение геометрии или грандиозная картина мироздания, нарисованная в "Математических началах натуральной философии" И. Ньютона. Мы все глубже осознаем, что на всех уровнях - от элементарных частиц до космологии - случайность и необратимость играют важную роль, значение которой возрастает по мере расширения наших знаний. Наука вновь открывает для себя время. Описания этой концептуальной революции и посвящена наша книга.

Революция, о которой идет речь, происходит на всех уровнях: на уровне элементарных частиц, в космологии, на уровне так называемой макроскопической физики, охватывающей физику и химию атомов или молекул, рассматриваемых либо индивидуально, либо глобально, как это делается, например, при изучении жидкостей или газов. Возможно, что именно на макроскопическом уровне концептуальный переворот в естествознании прослеживается наиболее отчетливо. Классическая динамика и современная химия подвергаются в наше время период качественных изменений. Если бы несколько лет назад мы спросили физика, какие явления позволяет объяснить его наука и какие проблемы остаются открытыми, он, вероятно, ответил бы, что мы еще не достигли адекватного понимания элементарных частиц или космологической эволюции, но распоряжаемся достаточно удовлетворительными знаниями о процессах, которые проходят в масштабах, промежуточных между субмікроспічними и космологическими уровнями. Ныне меньшинство исследователей, к которым принадлежат авторы этой книги и которых с каждым днем становится все больше, не разделяют подобного оптимизма: мы лишь начинаем понимать уровень природы, на котором живем, и именно этому уровню в нашей книге уделено основное внимание.

Для правильной оценки концептуального перевооружения физики, которое происходит, необходимо рассмотреть этот процесс в надлежащей исторической перспективе. История науки - это отнюдь не линейная развертка серии последовательных приближений к некоторой последовательной истины. История науки богата на противоречия, неожиданные повороты. Значительную часть нашей книги мы посвятили схеме исторического развития западной науки, начиная с И. Ньютона, то есть с событий трехвековой давности. Историю науки мы стремились вписать в историю мысли, с тем чтобы интегрировать ее с эволюцией западной культуры на протяжении последних трех веков. Только так мы можем за положительными качествами оценить неповторимость того момента, в который нам выпало жить.

В научном наследстве, которое нам досталось, есть два фундаментальных вопроса, на которые нашим предшественникам не удалось найти ответ. Один из них - вопрос об отношении хаоса и порядка. Известный закон возрастания энтропии описывает мир как непрестанно эволюционирует от порядка к хаосу. Вместе с тем, как показывает биологическая или социальная эволюция, сложное возникает из простого. Как такое может быть? Каким образом из хаоса может возникнуть структура? В ответе на этот вопрос сейчас удалось пройти достаточно далеко. Теперь нам известно, что нерівноваженість - поток вещества или энергии - может быть источником порядка.

Но есть и другое, еще более фундаментальное вопросы. Классическая или квантовая физика описывает мир как обратимый во времени, статический.

В их описании нет места эволюции ни к порядку, ни к хаосу.

Информация, которая изымается из динамики, остается постоянной во времени. Налицо явное противоречие между статической картиной динамики и эволюционной парадигмой термодинамики. Что такое необратимость? Что такое энтропия? Вряд ли найдутся другие вопросы, которые бы так же часто обсуждались в ходе развития науки. Лишь теперь мы начинаем достигать той степени понимания и того уровня знаний, которые позволяют в той или иной мере ответить на эти вопросы. Порядок и хаос - сложные понятия. Единицы, используемые в статистическом описании, который дает динамика, отличаются от единиц, которые требуются для создания эволюционной парадигмы, что характеризуется ростом энтропии. Переход от одних единиц к другим приводит к новому пониманию материи. Материя становится "активной", она порождает необратимые процессы, а они в свою очередь, организуют материю.

От мысли классической науки удалось избавиться современной науке? Как правило, от тех, что были сосредоточены вокруг базисной тезиса, согласно которому на определенном уровне мир устроен просто и подчиняется обратимым во времени фундаментальным законам. Похожая позиция в настоящее время является очень примитивной. Разделять такую позицию означает уподобляться тем, кто видит в зданиях лишь нагромождение кирпича. Но с той же кирпичей можно построить и фабричный корпус, и дворец, и храм. Лишь рассматривая здание как единое целое, мы можем воспринимать его как продукт эпохи, культуры, общества, стиля. Есть еще одна вполне очевидная проблема: поскольку мир, который нас окружает, никем не создан, перед нами возникает необходимость дать такое описание его мельчайших "кирпичиков" (т. е. микроскопической структуры мира), который бы объяснил процесс самосозидания.

Применен классической наукой поиск истины сам по себе не может быть прекрасным примером той раздвоенности, которая четко прослеживается на протяжении всей истории западноевропейской мысли. Традиционно неизменный мир идей считался, если воспользоваться выражением Платона, "просветленным солнцем умодосяжним". В том самом смысле научную рациональность было принято усматривать лишь в вечных и неизменных законах. Все временное и преходящее рассматривалось как иллюзия. Ныне подобные взгляды считаются ошибочными. Мы выяснили, что в природе существенную роль играет далеко не иллюзорная, а вполне реальная необратимость, лежащая в основе большинства процессов самоорганизации. Обратимость и жесткий детерминизм, в мире что нас окружает, применяются только в простых предельных случаях. Необратимость и случайность отныне рассматриваются не как исключение, а как общее правило.

В наши дни основной акцент научных исследований переместился с субстанции на отношение, связь, время.

Такая резкая смена перспективы абсолютно не является результатом принятия необоснованного решения. В физике нас принуждают к нему непредсказуемые открытия. Кто же мог ожидать, что многие (если даже не все) элементарные частицы окажутся нестабильными? Кто бы мог подумать, что с экспериментальным подтверждением гипотезы о Вселенной, которая расширяется, у нас возникнет возможность прослеживать историю мира, что нас окружает, как единого целого?

До конца XX века. мы научились глубже понимать смысл двух великих революций в естествознании, которые оказывают решающее влияние на формирование современной физики: создание квантовой механики и теории относительности.

Обе революции начались с попыток исправить классическую механику путем введения в нее только что изобретенных универсальных постоянных. Ныне ситуация изменилась. Квантовая механика дала нам теоретическую основу для описания бесконечных преобразований одних частиц в другие. Аналогично общая теория относительности стала тем фундаментом, опираясь на который мы можем проследить тепловую историю Вселенной на ее ранних стадиях.

По своему характеру наша Вселенная плюралистический, комплексный. Структуры могут исчезать, но могут и возникать. Одни процессы на определенном уровне знаний допускают описание с помощью детерминированных уравнений, другие требуют применения вероятных соображений.

Как можно преодолеть явное противоречие между детерминированным и случайным? Ведь мы живем в едином мире. Как будет показано далее, мы только теперь начинаем заслуженно оценивать значение всего ряда проблем, связанных с необходимостью и случайностью. Кроме того, мы предоставляем совершенно другого, а иногда вовсе противоположному, чем классическая физика, значение разным наблюдением и описанным нами явлениям. Мы уже упоминали о том, что по традиции, которая существовала ранее, фундаментальные процессы было принято считать детерминированными и обратимыми, а процессы, так или иначе связанные со случайностью или необратимостью, трактовать как исключения из общего правила. Сейчас мы повсюду видим, насколько важную роль играют необратимые процессы, флуктуации. Модели, рассмотрением которых занималась классическая физика, соответствуют, как мы теперь понимаем, лишь предельным ситуациям. их можно создавать искусственно, поместив систему в ящик и дождавшись, пока она не достигнет состояния равновесия.

Искусственное может быть детерминированным и обратимым. Естественное непременно содержит элементы случайности и необратимости. Это замечание приводит нас к новому взгляду на роль материи во Вселенной. Материя - не пассивная субстанция, описываемая в рамках механистической картины мира, ей также свойственна спонтанная активность. Отличие нового взгляда на мир от традиционного такая глубокая, что, как уже упоминалось в предисловии, мы можем с полным основанием говорить о новом диалоге человека с природой.

Два потомки теории теплоты по прямой линии - наука о превращении энергии из одной формы в другую и теория тепловых машин - совместными усилиями привели к созданию первой "неклассической науки" - термодинамики. Ни один из вкладов в сокровищницу науки, внесенных термодинамикой, не может сравниться по новизне со знаменитым вторым началом термодинамики, с появлением которого в физику впервые вошла "стрела времени". Введение одностороннего направленного времени было частью более широкого движения западноевропейской мысли. XIX ст. по праву может быть назван веком эволюции: биология, геология и социология уделять все большее внимание изучению процессов возникновения новых структурных элементов, увеличения тяжести. В отношении термодинамики, то в ее основе лежит различие между двумя типами процессов: обратимыми процессами, не зависящими от направления времени, и необратимыми процессами, зависимыми от направления времени. С примерами обратимых и необратимых процессов мы ознакомимся в дальнейшем. Понятие энтропии для того и было введено, чтобы отличать обратимые процессы от необратимых: энтропия возрастает только в результате необратимых процессов.

в Течение XIX века. в центре внимания было исследование конечного состояния термодинамической эволюции. Термодинамика XIX века. была равновесной термодинамикой. На неравновесные процессы смотрели как на второстепенные детали, возмущения, мелкие несущественные подробности, не заслуживающие неспеціальне изучения. В настоящее время ситуация полностью изменилась. Сейчас мы знаем, что вдали от равновесия могут спонтанно возникать новые типы структур. В сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса, к порядку. Могут возникать новые динамические состояния материи, отражающие взаимодействие системы с окружающей средой. Эти новые структуры мы назвали диссипативными, стремясь подчеркнуть конструктивную роль диссипативных процессов в их образовании.

В нашей книге приведены некоторые из методов, разработанных в последние годы для описания того, как возникают и эволюционируют диссипативные структуры. При изложении их мы впервые встретимся с такими ключевыми словами, как "нелинейность", "неустойчивость" "флуктуация", что проходят через всю книгу, как лейтмотив. Эта триада стала проникать в наши взгляды на мир и за пределами физики и химии.

При обсуждении противоположности между естественными и гуманитарными науками мы процитировали слова Исайи Берлина. Специфическое и уникальное Берлин противопоставлял том, что повторяется, и общем. Замечательная особенность рассматриваемых нами процессов заключается в том, что при переходе от равновесных условий к сильно неравновесным мы переходим от того, что повторяется, и общего к уникальному и специфическому.

Действительно, законы равновесия имеют большую общность: они универсальны. Что же касается поведения материи вблизи состояния равновесия, то ему свойственна "повторяемость". В то же время вдали от равновесия начинают действовать различные механизмы, соответствующие возможности возникновения диссипативных структур различных типов. Например, вдали от равновесия мы можем наблюдать возникновение химического часов - химических реакций с характерной когерентною периодическим изменением концентрации реагентов. Вдали от равновесия наблюдаются также процессы самоорганизации, приводящие к образованию неоднородных структур - неравновесных кристаллов.

Следует особо подчеркнуть, что такое поведение сильно неравновесных систем довольно неожиданная. Действительно, каждый из нас интуитивно представляет себе, что химическая реакция протекает примерно так: молекулы "плавают" в пространстве, сталкиваются и, перестраиваясь в результате столкновения, превращаются в новые молекулы. Хаотическое поведение молекул можно уподобить картине, которую рисуют атомісти, описывая движение пылинок, танцующих в воздухе. Но в случае химического часов мы сталкиваемся с химической реакцией, которая протекает совсем не так, как нам подсказывает интуиция. Несколько упрощая ситуацию, можно утверждать, что в случае химического часов все молекулы изменяют свое химическое тождество одновременно, через правильные промежутки времени. Если представить себе, что молекулы исходного вещества и продукта реакции окрашены соответственно в синий и красный цвета, то мы увидели бы, как изменяется их цвет в ритме химического часов.

Понятно, что такую периодическую реакцию невозможно описать, ввиду интуитивные представления о хаотической поведение молекул. Возник порядок нового, ранее неизвестного плетня. В этом случае уместно говорить о новой когерентность, механизм "коммуникации" между молекулами. Но связь такого типа может возникать только в сильно неравновесных условиях. Интересно отметить, что подобная связь очень распространен в мире живого. Его существование можно принять за саму основу определения биологической системы.

Необходимо также добавить, что тип дисипативної структуры в значительной мере зависит от условий ее образования. Существенную роль в отборе механизма самоорганизации могут играть внешние поля, например, гравитационное поле Земли или магнитное поле.

Мы начинаем понимать, каким образом, исходя из химии, можно построить сложные структуры, сложные формы, в том числе такие, которые способны стать предшественниками живого. В сильно неравновесных явлениях достоверно установлено весьма важное и неожиданное свойство материи: впредь физика с оправданной основанием может описывать структуры как формы адаптации системы к внешним условиям. Со своего рода механизмом передбіологічної адаптации мы встречаемся в простейших химических системах. Антропоморфной языке можно сказать, что в состоянии равновесия материя "слепая", тогда как в сильно неравновесных условиях она обретает способность воспринимать различия во внешнем мире (например, слабые гравитационные и электрические поля) и "учитывать" их в своем функционировании.

Разумеется, проблема возникновения жизни и теперь остается весьма сложной, и мы не ожидаем в недалеком будущем какого-нибудь простого ее решения. Однако при нашем подходе жизнь перестает противостоять "обычным" законам физики, бороться против них, чтобы избежать предполагаемой судьбы - гибели. Наоборот, жизнь предстает перед нами как своеобразное проявление тех самых условий, в которых находится наша биосфера, в том числе нелинейности химических реакций и сильно неравновесных условий, налагаемых на биосферу солнечной радиацией.

Мы подробно обсуждаем понятия, что даст возможность описывать образование диссипативных структур, например понятия теории бифуркаций. Нужно отметить, что вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации. Такие системы как будто "колеблющихся" перед выбором одного из нескольких путей эволюции, и знаменитый закон больших чисел, если понимать его как обычно, перестает действовать. Небольшая флуктуация может послужить началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макроскопической системы. Неуклонно напрашивается аналогия с социальными явлениями и даже с историей. Далеки от мысли сравнивать случайность и необходимость, мы считаем, что оба аспекта играют важную роль в описании нелинейных сильно неравновесных систем.

Резюмируя, можно сказать, что в двух первых частях нашей книги мы рассматриваем два противоположных взгляда на физический мир: статистический подход классической динамики и эволюционный взгляд, основанный на использовании понятия энтропии. Конфронтации между такими противоположными подходами не избежать. ее долго сдерживал традиционный взгляд на оборачиваемость как на иллюзию сближения. Время в оставленный без времени Вселенную ввел человек. Для нас неприемлемо такое решение проблемы обратимости, при котором необратимость приближается к иллюзии или является следствием тех или иных приближений, поскольку, как мы теперь знаем, необратимость может быть источником порядка, когерентности, организации.

Конфронтация частичного подхода классической механики и эволюционного подхода стала неизбежной. Остром столкновение этих двух противоположных подходов к описанию мира посвящена третья часть нашей книги. В ней мы подробно рассматриваем традиционные попытки решения проблем необратимости, примененные сначала в классической, а затем и квантовой механике. Особую роль при этом сыграли пионерские работы Больцмана и Гиббса. Однако мы можем с полным основанием утверждать, что проблема необратимости под многими углами зрения осталась нерешенной.

Ныне мы можем с большей точностью судить об истоках понятия времени в природе, и это обстоятельство приводит к далеко идущим последствиям. Необратимость вводится в макроскопический мир вторым началом термодинамики - законом неспадання энтропии. Теперь мы понимаем второе начало термодинамики и на микроскопическом уровне. Как будет показано далее, второе начало термодинамики выполняет функции правила отбора - ограничения начальных условий, распространяющиеся в последующие моменты времени по законам динамики. Тем самым второе начало вводит в наше описание природы новый, который не сводится к чему-нибудь элемент. Второе начало термодинамики не противоречит динамике, но не может быть выведено из нее.

Уже Больцман понимал, что между вероятностью и необратимостью должен существовать тесная связь. Различие между прошлым и будущим и, следовательно, необратимость могут входить в описание системы только в том случае, если система ведет себя достаточно випадно. Наш анализ подтверждает эту мысль. Действительно, что такое "стрела" времени в детермінічному описании природы? В чем ее значение? Если будущее как-то содержится в настоящем, в котором вложенное и прошлое, то что, собственно, означает "стрела" времени? "Стрела" времени является проявлением того факта, что будущее не задано, т. е. того, что, по словам французского поэта Поля Валери, "время является конструкцией".

Наш повседневный жизненный опыт показывает, что между временем и пространством есть коренное отличие. Мы можем передвигаться из одной точки пространства в другую, но не в состоянии повернуть время вспять. Мы не можем переставить прошлое и будущее. Как мы увидим в дальнейшем, это ощущение невозможности обратить время приобретает теперь точного научного значения. Допустимые состояния отделены от состояний, за вторым законом термодинамики, бесконечно широким ентропийним (барьером). В физике есть много других барьеров. Одним из них является скорость света. По современным представлениям, сигналы не могут распространяться быстрее скорости света. Существование этого барьера весьма важно: если бы его не было, причинность рассыпалась бы в прах. Аналогично энтропий-ный барьер является предпосылкой, позволяющей дать точный физический смысл (содержание) связи. Представьте себе, что случилось бы, если бы наше будущее стало прошлым каких-то других людей! <...>

Но, возможно, самый важный прогресс заключается в том, что проблема строения, порядка возникает теперь перед нами в иной перспективе. "Информация" в том виде, в котором она поддается определению в терминах динамики, остается постоянной по времени. Это звучит парадоксально. Если мы смешаем две жидкости, то никакой "эволюции" при этом не произойдет, хотя разделить их, не прибегая к помощи какого-либо внешнего устройства, не представляется возможным. Наоборот, закон неспадання энтропии описывает перемешивание двух жидкостей как эволюцию к "хаоса", или "беспорядок", - до наиболее вероятного состояния. Теперь мы имеем все необходимое для того, чтобы доказать взаимную непротиворечивость обоих описаний: говоря об информации или порядок, необходимо каждый раз переопределять единицы, которые мы определяем. Важный новый факт заключается в том, что теперь мы можем установить точные правила перехода от единиц одного типа к единицам другого типа. Иначе говоря, нам удалось получить микроскопическое формулировку эволюционной парадигмы, выражаемой вторым началом термодинамики. Этот вывод представляется нам важным, ведь эволюционная парадигма охватывает всю химию, а также существенные части биологии и социальных наук. Истина открылась нам недавно. Процесс пересмотра основных понятий, что происходит сейчас в физике, еще далек от завершения. Наша цель заключается вовсе не в том, чтобы осветить признанные достижения науки, ее стабильные и достоверно установленные результаты. Мы хотим привлечь внимание читателя к новых понятий, которые возникли в ходе научной деятельности, ее перспектив и новых проблем. Мы отчетливо осознаем, что находимся лишь в самом начале нового этапа научных исследований.

Мы считаем, что находимся на пути к новому синтезу, новой концепции природы. Возможно, когда-нибудь нам удастся слить воедино западную традицию, которая придает первостепенное значение експериментації и количественным формулировкам, и такую традицию, как китайская, с ее представлениями о спонтанно изменяющийся мир. В начале вступления мы привели слова Жака Моно о одиночестве человека во Вселенной. Вывод, к которому он приходит, гласит: "Древний союз [человека и природы] разрушен. Человек наконец сознает свое одиночество в равнодушной бездне Вселенной, из которой она возникла по воле случая".

Моно, очевидно, прав. Древний союз разрушен полностью. Но мы усматриваем свое предназначение не в том, чтобы плакать по прошлому, а в том, чтобы в невероятном разнообразии современных естественных наук попытаться найти путеводную нить, ведущую к какой-то единой картины мира. Для классической науки такой моделью были часы, для XIX века. - периода промышленной революции - паровой двигатель. Что станет символом для нас? Наш идеал, пожалуй, наиболее полно выражает скульптора - от искусства древней Индии или Центральной Америки до Колумбової суток, до современного искусства. В некоторых наиболее совершенных образцах скульптуры, например в фигуре танцующего Шивы или в миниатюрных моделях храмов Герреро, отчетливо чувствуется поиск трудноуловимого перехода от покоя к движению, от времени остановившегося к времени текущему. Мы уверены в том, что именно эта конфронтация определяет неповторимое своеобразие нашего времени. <...>

Связав ентротопію с динамической системой, мы тем самым возвращаемся к концепции Больцмана: возможность (вероятность) достигает максимума в состоянии равновесия. Структурные единицы, которые мы используем при описании тердинамічної эволюции, в состоянии равновесия ведут себя хаотично. В отличие от этого в слабо неравновесных условиях возникают корреляция и когерентность.

Теперь мы подходим к одному из наших главных выводов: на всех уровнях, будь то уровень макроскопической физики, уровень флуктуаций или микроскопический уровень, источником порядка является неравенство. Неравенство, то есть то, что порождает "порядок из хаоса". Но, как мы уже упоминали, понятие порядка (или беспорядка) сложнее, чем можно было бы думать. Только в крайних случаях, например, в розрідженних газах, оно обретает простого содержания в соответствии с пионерских работ Больцмана.

Сейчас наша уверенность в "рациональности" природы частично подвергается сомнению в результате быстрого роста естествознания в наше время. Как было отмечено в "Предисловие", наше видение природы претерпело существенных изменений. Ныне мы учитываем такие изменения, как множественность, зависимость от времени и сложность. Некоторые изменения, произошедшие в наших взглядах на мир, описанные в этой книге.

Мы искали общие, всеохватывающие схемы, которые допускали бы описание на языке вечных законов, но обнаружили время, события, частицы, подвергаются различным преобразованиям. Занимаясь поиском симметрии, мы с удивлением заметили на всех уровнях - от элементарных частиц до биологии и экологии - процессы, сопровождаются нарушением симметрии. Мы описали в нашей книге столкновение между динамикой с присущей ей симметрией во времени и термодинамикой, для которой характерна односторонняя направленность времени.

На наших глазах возникает новое единство: необратимость есть источником порядка на всех уровнях. Необратимость является тем механизмом, который создает порядок из хаоса.

Авторы книги «Порядок из хаоса» показывают, что в машинный век традиционная наука уделяет основное внимание устойчивости, порядку, однородности и равновесию. Она изучает главным образом замкнутые системы и линейные соотношения, в которых малый сигнал на входе вызывает малый отклик на выходе. Пригожинская парадигма особенно интересна тем, что она акцентирует внимание на аспектах реальности, наиболее характерных для современной стадии ускоренных социальных изменений: разупорядоченности, неустойчивости, разнообразии, неравновесности, нелинейных соотношениях, в которых малый сигнал па входе может вызвать сколь угодно сильный отклик на выходе.

Работы Пригожина, образуют новую, всеобъемлющую теорию. В сильно упрощенном виде суть этой теории сводится к следующему. Некоторые части Вселенной действительно могут действовать как механизмы. Таковы замкнутые системы, но они в лучшем случае составляют лишь малую долю физической Вселенной. Большинство же систем, представляющих для нас интерес, открыты - они обмениваются энергией или веществом (можно было бы добавить: и информацией) с окружающей средой. К числу открытых систем, без сомнения, принадлежат биологические и социальные системы, а это означает, что любая попытка понять их в рамках механистической модели заведомо обречена на провал.

На мой взгляд книга Пригожина может быть интересна менеджерам, как еще один кирпичик формирования системного взгляда на организации (см. также Джеймс Глейк. Хаос. Создание новой науки).

Пригожим И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой. - М.: Прогресс, 1986. - 432 с.

Если воспользоваться терминологией Пригожина, то можно сказать, что все системы содержат подсистемы, которые непрестанно флуктуируют. Иногда отдельная флуктуация или комбинация флуктуаций может стать (в результате положительной обратной связи) настолько сильной, что существовавшая прежде организация не выдерживает и разрушается. В этот переломный момент (в точке бифуркации) принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности

Факты, обнаруженные и понятые в результате изучения сильно неравновесных состояний и нелинейных процессов, в сочетании с достаточно сложными системами, наделенными обратными связями, привели к созданию совершенно нового подхода, позволяющего установить связь фундаментальных наук с «периферийными» науками о жизни и, возможно, даже понять некоторые социальные процессы. (Факты, о которых идет речь, имеют не меньшее, если не большее, значение для социальных, экономических или политических реальностей. Такие слова, как «революция», «экономический кризис», «технологический сдвиг» и «сдвиг парадигмы», приобретают новые оттенки, когда мы начинаем мыслить о соответствующих понятиях в терминах флуктуации, положительных обратных связей, диссипативных структур, бифуркаций и прочих элементов концептуального лексикона школы Пригожина.)

Подчеркивая, что необратимое время не аберрация, а характерная особенность большей части Вселенной, Пригожин и Стенгерс подрывают самые основы классической динамики. Для авторов выбор между обратимостью и необратимостью не является выбором одной из двух равноправных альтернатив. Обратимость (по крайней мере если речь идет о достаточно больших промежутках времени) присуща замкнутым системам, необратимость - всей остальной части Вселенной.

В доставшемся нам научном наследии имеются два фундаментальных вопроса, на которые нашим предшественникам не удалось найти ответ. Один из них - вопрос об отношении хаоса и порядка. Знамени 1-й закон возрастания энтропии описывает мир как непрестанно эволюционирующий от порядка к хаосу. Вместе с тем, как показывает биологическая или социальная эволюция, сложное возникает из простого. Каким образом из хаоса может возникнуть структура? Неравновесность - поток вещества или энергии - может быть источником порядка. Но существует и другой, еще более фундаментальный вопрос. Классическая или квантовая физика описывает мир как обратимый, статичный. Налицо явное противоречие между статической картиной динамики и эволюционной парадигмой термодинамики. Что такое необратимость? Что такое энтропия?

ВВЕДЕНИЕ. ВЫЗОВ НАУКЕ

Мы обнаружили, что в природе существенную роль играет далеко не иллюзорная, а вполне реальная необратимость, лежащая в основе большинства процессов самоорганизации. Обратимость и жесткий детерминизм в окружающем нас мире применимы только в простых предельных случаях. Необратимость и случайность отныне рассматриваются не как исключение, а как общее правило.

По своему характеру наша Вселенная плюралистична, комплексна. Структуры могут исчезать, но могут и возникать. Одни процессы при существующем уровне знаний допускают описание с помощью детерминированных уравнений, другие требуют привлечения вероятностных соображений. По существовавшей ранее традиции фундаментальные процессы было принято считать детерминированными и обратимыми, а процессы, так или иначе связанные со случайностью или необратимостью, трактовать как исключения из общего правила. Ныне мы повсюду видим, сколь важную роль играют необратимые процессы, флуктуации. Модели, рассмотрением которых занималась классическая физика, соответствуют, как мы сейчас понимаем, лишь предельным ситуациям. Их можно создать искусственно, поместив систему в ящик и подождав, пока она не придет в состояние равновесия. Искусственное может быть детерминированным и обратимым. Естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости. Это замечание приводит нас к новому взгляду на роль материи во Вселенной. Материя - более не пассивная субстанция, описываемая в рамках механистической картины мира, ей также свойственна спонтанная активность.

Ни один из вкладов в сокровищницу науки, внесенных термодинамикой, не может сравниться по новизне со знаменитым вторым началом термодинамики, с появлением которого в физику впервые вошла «стрела времени». Понятие энтропии для того и было введено, чтобы отличать обратимые процессы от необратимых: энтропия возрастает только в результате необратимых процессов. Замечательная особенность рассматриваемых нами процессов заключается в том, что при переходе от равновесных условий к сильно неравновесным мы переходим от повторяющегося и общего к уникальному и специфичному.

В двух первых частях нашей книги мы рассматриваем два противоборствующих взгляда на физический мир: статический подход классической динамики и эволюционный взгляд, основанный на использовании понятия энтропии. Конфронтация вневременного подхода классической механики и эволюционного подхода стала неизбежной. Острому столкновению этих двух противоположных подходов к описанию мира посвящена третья часть нашей книги.

Имеется ли в структуре динамических систем нечто специфическое, позволяющее им «отличать» прошлое от будущего? Какова необходимая для этого минимальная сложность? Уже Больцман понимал, что между вероятностью и необратимостью должна существовать тесная связь. Различие между прошлым и будущим и, следовательно, необратимость могут входить в описание системы только в том случае, если система ведет себя достаточно случайным образом. Стрела времени является проявлением того факта, что будущее не задано.

Начну с того, что наши прежние представления о мире претерпевают сильную эррозию - радикальные изменения в сторону плюральности, сложности и темпоральности. На смену детерминизму и механицизму пришла модернистская наука, учитывающая квантовую неопределенность, необратимость и вероятность. Большой взрыв, эволюция вещества и Вселенной, развитие жизни - яркие иллюстрации того, что природные процессы, связанные со случайностью или необратимостью и считавшиеся детерминистами досадными исключениями из правил, на самом деле превалируют и что необратимые процессы и флуктуации присущи реальности как таковой.

Изменения в науке, о которых идет речь, происходят на всех уровнях: от понимания природы элементарных частиц до космологии расширяющейся с ускорением Вселенной. Они охватывают не только естественные науки, но - социальные процессы и человеческое поведение.

В предисловии к английскому изданию научного бестеллера «Порядок из хаоса» И.Пригожин и И.Стенгерс писали, что концептуальное перевооружение физики еще далеко от своего завершения и что в доставшемся нам научном наследии имеются два фундаментальных вопроса, на которые прежней науке не удалось найти ответ. «Один из них - вопрос об отношении хаоса и порядка. Знаменитый закон возрастания энтропии описывает мир как непрестанно эволюционирующий от порядка к хаосу. Вместе с тем, как показывает биологическая или социальная эволюция, сложное возникает из простого. Как такое может быть? Каким образом из хаоса может возникнуть структура? В ответе на этот вопрос ныне удалось продвинуться довольно далеко. Теперь нам известно, что неравновесность - поток вещества или энергии - может быть источником порядка. Но существует и другой, еще более фундаментальный вопрос. Классическая или квантовая физика описывает мир как обратимый, статичный. В их описании нет места эволюции ни к порядку, ни к хаосу. Информация, извлекаемая из динамики, остается постоянной во времени. Налицо явное противоречие между статической картиной динамики и эволюционной парадигмой термодинамики. Что такое необратимость? Что такое энтропия? Вряд ли найдутся другие вопросы, которые бы столь часто обсуждались в ходе развития науки. Лишь теперь мы начинаем достигать той степени понимания и того уровня знаний, которые позволяют в той или иной мере ответить на эти вопросы».

Как природный нонконформист и модернист Пригожин изначально исходил из концепции, в значительной мере противостоящей детерминистской доктрине простоты мироздания. Хаос, сложность и многофакторность лежат в началах творения Мира, развитие которого есть эволюционный процесс самоорганизации так называемых диссипативных систем, которые никогда не достигают равновесия, а продолжают колебаться между многочисленными состояниями. Иными словами, Пригожина интересовали глубинные связи между порядком и беспорядком.

Согласно пригожинской синергетике, все системы содержат подсистемы, которые непрестанно флуктуируют. Отдельная флуктуация или комбинация флуктуации может стать настолько сильной, что существовавшая прежде организация не выдерживает и разрушается. В такой точке бифуркации принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и более высокий уровень упорядоченности или организации, который авторы называют диссипативной структурой.

Говоря по-иному, в состояниях, далеких от равновесия, очень слабые возмущения, или флуктуации, могут усиливаться до гигантских волн, разрушающих сложившуюся структуру, а это проливает свет на всевозможные процессы эволюционных скачков.

Пригожин с учениками разрабатывали именно такую физику и были убеждены, что это приведет к новой парадигме понимания природы. Новая физика, говорил он, может также залатать огромную дыру между наукой, всегда описывавшей природу как результат детерминистских законов, и гуманитарными предметами, которые подчеркивали человеческую свободу и ответственность. Механистичность несовместима с человечностью, унификация скорее метафорична, чем буквальна - она ни в коей мере не поможет науке решить все ее проблемы.

В предисловии к книге Пригожина «Порядок из хаоса» Элвин Тоффлер сравнил Пригожина с Ньютоном и предсказал, что наука третьего тысячелетия будет во многом пригожинской.

Илья Романович Пригожин родился во время революции, и его буржуазная семья вскоре бежала из России - подальше от большевиков и погромов. Вначале семья эмигрировала в Литву, но через год переехала в Берлин. С ростом антисемитских настроений в Германии, провоцируемых нацистами, Пригожины переехали в Бельгию, где в 1941 году Илья окончил Брюссельский университет.

Пригожина позиционируют как выдающегося бельгийского и американского ученого, физика, химика, философа, создателя современной неравновесной термодинамики и новой парадигмы эволюционирующего во времени мира природы. Он лауреат Нобелевской премии по химии (1977), обладатель множества национальных и международных званий, титулов и регалий, автор ряда научных и философских бестселлеров, оригинальных теорий и концепций философии науки, а также один из основателей нового научного направления - системы миропонимания, получившего название синергетики. Фундаментальные проблемы, которыми занимался Илья Пригожин, охватывают огромный круг проблем мироздания, не имеющих четких дисциплинарных рамок.

Илья Романович рос вундеркиндом, замечательно играл на фортепиано, писал музыку и считался неплохим композитором, чьи произведения нередко звучали по бельгийскому радио. Будучи неофилом, он изучал литературу, искусство, философию, профессионально интересовался археологией и рано занялся наукой. Сама наука Пригожина во многом археологична, то есть включает в свой состав скачки эволюции, происходящие в точках бифуркации. Здесь следует напомнить, что среди множества званий и регалий Пригожин имел степень доктора археологии и именно в этом качестве его часто приглашали читать лекции в самые престижные университеты мира.

Сам он называл всё это «бурной юностью», которая стала причиной его увлечения временем на протяжении всей карьеры: «Возможно, меня впечатлил тот факт, что наука так мало говорит о времени, об истории, эволюции, и это, возможно, привело меня к проблеме термодинамики. Потому что в термодинамике основной мерой является энтропия, а энтропия означает просто изменение».

В Бельгии Пригожин пережил немецкую оккупацию во время войны и едва не погиб.

В 60-е годы Пригожин активно сотрудничал с институтом Ферми в Чикаго, а в 1967-м основал в Остине (Техас) «Центр по изучению сложных квантовых систем», занимавшийся неравновесной термодинамикой и статистической механикой необратимых процессов. Главным его достижением принято считать открытие неравновесных термодинамических систем, которые, в сингулярных точках при определенных условиях, поглощая вещество, энергию и информацию из окружающего пространства, могут совершать качественный скачок к усложнению (т.н. диссипативные структуры). Самое существенное здесь заключалось в том, что сингулярный скачок не может быть предсказан, исходя из классических законов статистики.

Недоброжелатели Пригожина обвиняли его в том, что он не столько ставил эксперименты, сколько насыщал их философией и что он получил Нобелевскую премию за гораздо меньшие достижения, чем другие лауреаты-физики. На самом деле Пригожин много и плодотворно экспериментировал, курсируя между учреждениями, основанными им при Свободном Бельгийском университете и Техасском университете в Остине.

Сотрудники Пригожина говорили, что работать с ним было чрезвычайно интересно: он всегда ставил неординарные задачи и часто подсказывал совершенно неожиданные подходы к их решению. У Пригожина было чему научиться как в научном, так и в человеческом аспекте.

Пригожин находился в дружеских отношениях с королем Бельгии и даже получил от него титул виконта. Он жил в предместье Брюсселя и часто в его доме собирались «сливки общества», включая знаменитых ученых и высокопоставленных чиновников Еврокомиссии. Попасть на такие встречи все считали за честь, тем более что его дом казался музеем с огромной и тщательно подобранной коллекцией произведений искусства. По большей части это были предметы из эпохи доколумбовой Америки, а также произведения искусства разных стран и эпох, тематически так или иначе связанные со Временем. Пригожин любил рассказывать о собранной им коллекции как об увлекательном интеллектуальном путешествии во времени и в межкультурных пространствах, причем путешествие, устроенное с высочайшим профессионализмом.

ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК, ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДА

Пригожин не верил ни в tabula rasa, ни в доктрину простоты, считая неопределенность, непредсказуемость и необратимость составными элементами мироздания. Великих детерминистов Декарта, Ньютона, Эйнштейна он считал утопистами, уводящими науку в горний мир вечной красоты.

Согласно лапласовскому детерминизму, любое состояние Вселенной есть следствие предыдущих и причина последующих ее состояний, то есть жестко предопределено. Принцип детерминизма (как раз и навсегда отлаженного часового механизма) хорошо иллюстрирует хрестоматийное изречение Лапласа о том, что существо, способное охватить всю совокупность данных о состоянии Вселенной в любой момент времени, могло бы не только точно предсказать будущее, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое.

Если детерминизм возник в результате изучения простых, замкнутых или механических систем, якобы подлежащих универсальному и исчерпывающему описанию, то синергетика изначально исходила из необходимости рассмотрения неустойчивых динамических или эволюционизирующих систем, далеко выходящих за пределы естественных наук, в которых, в отличие от мнения Альберта Эйнштейна, «Бог играет в кости», то есть существуют непредсказуемые сингулярности и случайности, радикально меняющие ход процессов.

Детерминированный мир - такая же утопия, как мечтания Томаса Мора, Фурье, Сен-Симона или Оуэна, развенчанные Олдосом Хаксли, Джорджем Оруэллом и Миланом Кундерой, и, главное, - практикой большевизма.

Пригожин не отвергал прежние «универсальные законы», но показал их ограниченность - применимость лишь к локальным и изолированным областям реальности, которые не обмениваются энергией или веществом (можно было бы добавить - и информацией) с окружающей средой.

В 1986 году сэр Джеймс Лайтхил, ставший позже президентом Международного союза чистой и прикладной математики, под влиянием пригожинских работ от имени всех ученых принес извинения за то, что «в течение трех веков образованная публика вводилась в заблуждение апологией детерминизма, основанного на системе Ньютона и Лапласа, тогда как можно считать доказанным, по крайней мере, с 1960 года, что детерминизм является ошибочной позицией».

В научном бестселлере «Порядок из хаоса» (написанном в соавторстве с Изабель Стенгерс) Пригожин указывал, что модернистские теории описывают природу не «снаружи», словно зрителем, а пытаются понять ее изнутри ее самой. В каком-то смысле они «непрозрачны» в сравнении с прозрачностью классической мысли.

Наряду с гениальными создателями квантовой механики Пригожин стал разрушителем парадигмы детерминизма, но уже в приложении не только к квантовым, но и к классическим объектам. Попав в объектив большой науки, проблема нестабильности и неустойчивости не просто продемонстрировала ограниченность причинной предопределенности физических феноменов, но позволила включить в поле зрения естествознания сложные процессы и даже человеческую деятельность, дав, таким образом, возможность более полно интегрировать человека в природу и связать сознание с бытием. Феномены нестабильности, непредсказуемости, неопределенности во многом позволили преодолеть разобщенность, которая всегда существовала между естествознанием, социальными исследованиями и науками о человеке и сознании.

К вопросам, которыми задавался Пригожин, относился и такой: как термодинамический закон роста энтропии (хаоса) совмещается с самоорганизацией и эволюцией материи. Окружающий мир ярко иллюстрирует, что порядок и беспорядок возникают и существуют одновременно. Более того, они оказываются тесно связанными - один включает в себя другой.

Космология рассматривает мироздание как в значительной мере беспорядочную среду, в которой выкристаллизовывается порядок. Огромное количество элементарных частиц, пребывающих в беспорядке, способно перейти к упорядоченной структуре под влиянием единственной частицы, то есть порядок и беспорядок сосуществуют как два аспекта реальности и дают нам различное видение мира.

В детерминистском мире природа поддается однозначному описанию и полному контролю со стороны человека, представляя собой инертный объект его желаний. Миру Пригожина присуща нестабильность и неопределенность, а раз так, то человек обязан не «покорять природу», а осторожно и деликатно к ней относиться хотя бы из-за неспособности однозначно предсказывать и предвидеть следствия собственной деятельности и то, что произойдет в будущем.

Сказанное в полной мере относится не только к природе или к науке, но - к искусству, музыке, литературе; общество научилось принимать многообразие стилей и взглядов на мир. Миром правит не порядок, а случайность, нестабильность, нелинейная динамика. Всё, включая науку и общество, находится в состоянии постоянных изменений. В частности, сами революции могут быть рассмотрены как яркие иллюстрации того, как иерархия неустойчивостей порождает структурные изменения в обществе.

Вера общества в рационализацию и унификацию уменьшается во всех областях жизни, от науки до религии: «Даже ревностные католики теперь не настолько фанатичны, как были их родители, дедушки и бабушки. Мы больше не верим в марксизм или либерализм в классическом смысле. Мы больше не верим в классическую науку».

Так самоуверенная и всеведующая наука Декарта и Лейбница, обусловленная механистическим контекстом XVII в. - материализмом, рационализмом, редукционизмом и детерминизмом, - начала тесниться модернистской наукой, включающей в свой состав пригожинские бифуркации, квантовую неопределенность и уникальные события. На смену утопическому миру как абсолютно отлаженному автомату, лежащему вне времени, пришла новая парадигма реальности, охватывающая человеческие реалии и само сознание человека.

Если до Пригожина философия разрывалась между взаимосключающими образами объективности и субъективности - детерминистический внешний мир и индетерминистический внутренний, - то отныне сознание-бытие стало единством, выпадающим из материализма, рационализма, редукционизма и детерминизма.

Сама наука, в отличие от веры, обрела опору не в заданности и однозначности, а - вероятности и неопределенности. Именно в этом заключается многообразие и «новое обаяние природы».

Пригожина всегда интересовала проблема нестабильности или неустойчивости, долгое время пребывавшая в падчерицах науки. Именно феномен нестабильности, пребывавший за бортом науки, как оказалось, приводит к нетривиальным и серьезным проблемам, первая из которых - необходимость предсказания поведения объекта в точках бифуркации или сингулярности. На простых механических моделях, таких как колебание маятника, можно увидеть, что есть ситуации, когда поведение маятника непредсказуемо, то есть даже элементарный и хорошо изученный механический объект ведет себя недетерминистским образом. Чем сложнее система, тем в меньшей степени она подчиняется элементарным «законам природы».

Точки бифуркации в теории неравновесных процессов динамического хаоса - это акты спонтанного, внешне ничем не детерминированного, а потому непредсказуемого разделения изначально однородного материала, процесса или хода течения событий. Такой акт может порождать множество дроблений, ветвление, эволюцию как таковую.

Из математики мы знаем, что в неравновесной ситуации дифференциальные уравнения, моделирующие тот или иной природный процесс, становятся нелинейными, а нелинейное уравнение обычно имеет более, чем один тип решений. В природе это соответствует тому, что в любой непредсказуемый момент времени может возникнуть новый тип решения, не сводимый к предыдущему, а в точках сингулярности или смены типов решений - в точках бифуркации - может происходить смена пространственно-временной организации объекта.

В качестве яркого примера возникновения новой пространственно-временной структуры могут служить «химические часы» - химический процесс, в ходе которого раствор периодически меняет свою окраску. Это выглядит так, будто молекулы, находящиеся в разных областях раствора, могут каким-то образом общаться друг с другом. На самом деле в неравновесной системе когерентность поведения молекул резко возрастает. В равновесии молекула «видит» только своих непосредственных соседей и взаимодействует («общается») только с ними. Вдали от равновесия каждая часть системы «видит» всю систему целиком. Можно сказать, что в равновесии материи слепа, а вне равновесия как бы «прозревает». Именно поэтому в неравновесной системе возможны уникальные события и флуктуации, способствующие этим событиям. Можно говорить о расширение масштабов системы и повышении ее чувствительности к внешнему миру. Это лежит в основе эволюции и приводит к возникновению исторической перспективы, то есть возможности появления более совершенных форм организации материи и сознания.

ФИЛОСОФИЯ

С появлением синергетики на смену безальтернативному поступательному процессу эволюции пришла идея, созвучная «творческой эволюции» Анри Бергсона - философии, позволяющей переходить от простых форм организации материи к сложным и от развития по единственной траектории - к эволюции по расходящимся линиям.

Неотъемлемое достоинство философской системы Пригожина - плюральное и объемное видение мира. Человек - не только свидетель, но и творец эпохи. Выбор между детерминированной подчиненностью и определенностью, где высшей добродетелью является покорность обстоятельствам, и активностью свободной личности - этот выбор всегда экзистенциален и даже трагичен, ибо свобода сопряжена с принятием риска и ответственности.

Модернистская физика - квантовая теория, синергетика, современная космология - приводят нас к выводу, что реальность неподконтрольна человеку из-за существования нестабильности, неопределенности, непредсказуемости и стохастичности многих феноменов, причем это относится не только к социальным явлениям или к психологии, но - к так называемому «объективному» миру. Вопреки классической физике, мы не можем полностью контролировать окружающий нас мир нестабильных феноменов или траекторию материальных процессов из-за присутствия на этих траекториях точек бифуркации, в которых ход процесса непредсказуем.

Согласно воззрениям Ильи Пригожина, траектории многих систем нестабильны, а это значит, что мы можем делать достоверные предсказания лишь на коротких временных интервалах между точками бифуркации. Краткость же этих интервалов (называемых также темпоральным горизонтом или экспонентой Ляпунова) означает, что по прошествии определенного периода времени траектория неизбежно ускользает от нас, то есть мы лишаемся информации о ней. Знание открывает нам окна в универсум, но из-за сущностной нестабильности многих процессов абсолютное или исчерпывающее знание невозможно (либо носит вероятностный характер).

Все утопии мертворожденны, ибо не включают в себя стохастичности, неопределенности и вероятности - это в равной мере относится к физическому и социальному мирам, к науке и культуре, где любая заданная тема всегда допускает великое множество продолжений. Это кладет конец претензиям на абсолютный контроль над какой-либо сферой реальности, тем более - любым утопическим мечтаниям об абсолютно контролируемом обществе. Реальность вообще не контролируема в том смысле, который был провозглашен прежней детерминистской наукой.

Пригожин по-новому взглянул на отношения между случайностью и необходимостью - отношения, долгое время бывшего предметом ожесточенных интеллектуальных войн. Философов и теологов веками волновала проблема примирения детерминизма со свободой воли. Одно из хитроумных решений этой проблемы состояло в признании детерминированности всего происходящего в мире - божественным предопределением с оговоркой относительно свободы воли индивида. Бог всё определяет и контролирует, но предоставляет человеку некую свободу выбора, в пределах которой тот волен принимать решения по своему усмотрению. Вернер Гейзенберг и творцы квантовой механики пошатнули идеи определенности и необходимости всего сущего, а философы-экзистенциалисты утвердили идею абсолютности человеческой свободы. Таким образом, уже до Пригожина проблема детерминизма претерпела существенные изменения: «Стирающий всякие различия, обезличивающий подход старого детерминизма сменился всячески подчеркивающим различия эволюционным подходом, основанным на использовании детерминаций» (Эдгар Морен).

Синергетический подход к этой проблеме признал необходимость и случайность (детерминизм и свободу) взаимодополнительными: неравновесная система какое-то время следует «законам природы», но под влиянием флуктуаций в какой-то момент достигает точки бифуркации, в которой принципиально невозможно предсказать, в какое состояние перейдет система. Случайность подталкивает то, что остается от системы, на новый путь развития, а после того как путь (один из многих возможных) выбран, вновь вступает в силу детерминизм - и так до следующей точки бифуркации. Иными словами, случайность и необходимость выступают не как несовместимые противоположности, а как взаимно дополняющие элементы эволюции.

Модернистская наука сущностно нарративна. Если прежде существовала дихотомия - по-преимуществу нарративные (повествовательные) социальные науки и науки естественные (точные), ориентированные на поиск законов природы или вычисляемых траекторий процессов, - то синергетика разрушила такую дихотомию. Реальность включает в себя уникальные процессы - будь-то появление или разрушение мироздания, зарождение жизни, появление и исчезновение видов, - а также существование непредсказуемых сингулярностей на эволюционных траекториях. Мы все больше уходим из центра мира: открытия Галилея продемонстрировали, что земля не является центром планетарной системы, Дарвин показал, что человек - лишь элемент в эволюции жизни, а Фрейд и Юнг обнаружили, что даже наше собственное сознание является лишь частью объемлющего его или коллективного бессознательного. В приложении к культуре или человечеству это также означает, что нет и не может быть высших и низших рас, избранных народов или единого (правильного) взгляда на мир.

Совсем по-иному мы должны относиться к понятиям риска и ответственности. В детерминистском мире риск отсутствует, ибо несовместим с рациональностью и одновариантностью. Риск появляется лишь там, где универсум открывается как нечто многовариантное, подобное сфере человеческого бытия. В модернисткой науке место универсума занимают мультиверсум, многомирие и многовариантное видение мира, открывающие природе и человеку бесконечные возможности выбора - кстати, для человека - выбора, означающего определенную этическую ответственность.

Когда государство пытается подавить эволюцию и перемены жестокой силой, говорил Пригожин, оно разрушает смысл жизни, оно создает общество «безвременных роботов». С другой стороны, полностью иррациональный, непредсказуемый мир также будет ужасающим. Поэтому необходимо найти что-то среднее - пробабилистическое описание, или вероятностный стиль мышления, присущий модернистскому научному познанию. Ведь человеческое поведение, всегда подчеркивал Пригожин, не может быть определено никакой научной, математической моделью: «В человеческой жизни у нас нет никаких простых базовых уравнений! Когда вы решаете, будете ли пить кофе или нет, это уже сложное решение. Оно зависит от того, какой сегодня день, любите ли вы кофе и так далее».

По Пригожину история, как совокупность бифуркаций, предельно чувствительна к индивидуальным усилиям. Те бифуркации, которые ведут к новым историческим системам, инициируются гениями-провозвестниками, способными влиять на социокультурную среду и действующие социальные механизмы. Человечеству необходимо как можно быстрее преодолеть несовместимость свободной творческой деятельности Человека и политической власти. Пригожин не просто считал роль индивида более важной, чем государства, но выдвинул тезис: индивидуальная человеческая жизнь - ключевой фактор эволюции человечества.

Мы видим, что синергетика, в которой место устойчивости, порядка, однородности и равновесия занимают неустойчивость, нелинейность, хаос, разупорядоченность и неравновесие - не просто теория самоорганизации материи, сменившая термодинамику, но - новая система миропонимания, учитывающая нелинейность и неравновесность процессов становления «порядка через хаос», а также непредсказуемых бифуркационных изменений, необратимости времени, неустойчивости как основополагающей характеристики процессов эволюции. Проблемное поле синергетики, по Пригожину, центрируется вокруг понятия «сложность», ориентируясь на постижение природы, принципов организации и эволюции мира.

Исследователи обращают внимание на общекультурные коннотации пригожинской синергетики, возможно, впервые в истории науки перебросившей мосты между естественными и гуманитарными науками. Речь идет о глубоких социальных и даже политических обертонах, явно звучащих в книге «Порядок из хаоса». Подобно тому как ньютоновская небесная механика породила аналогии в социологии и политике, пригожинская синергетика допускает далеко идущие параллели.

Например, в «Порядка из хаоса» большое внимание уделено теории организации и дана оригинальная трактовка некоторых психологических процессов, например инновационной деятельности, в которой авторы усматривают связь с «несредним» поведением (nonaverage) выдающихся личностей, аналогичным возникающему в неравновесных условиях.

Важные следствия синергетики возникают также при трактовках коллективного поведения. Социальные отношения определяются не столько генетическими или социобиологическими объяснениями не, но - социальными взаимодействиями в неравновесных условиях.

Не удивительно, что современные экономисты, этнографы, географы, экологи и представители многих других научных специальностей применяют в своих исследованиях идеи синергетики.

Сама жизнь возможна лишь в открытых системах, обменивающихся материей, энергией и информацией с внешним миром.

Понимание времени Прихожиным во многом совпадает с поэтической формулой Поля Валери: «Время - это конструкция». Время не является чем-то готовым, предстающим в завершенных формах перед гипотетическим сверхчеловеческим разумом. Нет и нет! Время конструируется в каждый данный момент, рождая непредсказуемые скачки и сингулярности, а в человеческой культуре - давая человечеству возможность принять участие в процессе такого «конструирования».

Я хотел бы подчеркнуть, что радикальный пересмотр понятия времени - неотъемлемая составная часть грандиозной революции, происходящей в современной науке и культуре.

Включение в рассмотрение времени позволило Пригожину понять не только неравновесные структуры, возникающие как результат необратимых процессов, но рассмотреть динамические, нестабильные систем, полностью меняющие наши представления о детерминизме.

Пригожин рассказывал, что еще в студенческие годы был поражен вопиющими противоречиями в естественнонаучном подходе к проблеме времени и что эти противоречия стали отправным пунктом всей его дальнейшей деятельности.

Как и у Августина Аврелия, навязчивой идеей Пригожина стала природа времени. Само слово «Время» он писал с большой буквы, поскольку вектор времени или время как необратимость и становление возникающего из существующего - было главной темой его научных интересов.

В своих многочисленных интервью он жаловался, что физика недооценивает тот очевидный факт, что время продвигается вперед только в одном направлении. Необходима физическая теория, в основу которой положена необратимость периода реальности. Такая теория, считал Пригожин, станет мостом над пропастью, разделяющей точные и гуманитарные науки, и тем самым продемонстрирует «новое обаяние» природы.

Фактически главная тема книги «Порядок из хаоса» - переоткрытие понятия времени и конструктивная роль, которую необратимые процессы играют в явлениях природы. Авторами найдена новая формулировка динамики, позволяющая уточнить значение необратимости на уровне фундаментальных законов физики.

Пригожин рано понял, что вектор времени - важнейший элемент в структуре Вселенной: «Это приводило меня в некотором смысле в конфликт с великими физиками, типа Эйнштейна, который говорил, что время - это иллюзия». На самом деле необратимость времени - не иллюзия, но суть и смысл эволюции, делающей всех нас не отцами, а детьми времени: «Мы появились в результате эволюции. То, что нам требуется сделать, - это включить эволюционные модели в наши описания. Что нам требуется, так это дарвиновский взгляд на физику, эволюционный взгляд на физику, биологический взгляд на физику».

По Пригожину, сама эволюция сущностно «нестабильна», то есть управляется механизмами, допускающими непредсказуемые скачки, которые способны делать предшествующие события исходным пунктом нового развития, нового глобального взаимообусловленного порядка.

Эволюция - это появление новых уровней организации и череда переходов к новому типу гомеостазиса (относительное динамическое постоянства состава и свойств внутренней среды). Новые уровни организации возникают в точках бифуркации, в каждой из которых возникает «веер» потенциально возможных направлений развития системы.

Открытые системы, обменивающиеся с внешней средой веществом, энергией, и, главное, - информацией, характеризуются иерархией уровневой организации элементов. По мере их развития появляются новые уровни и новая дифференциация системы на подсистемы. При этом каждый новый уровень оказывает обратное воздействие на уровни, сформировавшиеся ранее, видоизменяет их, - и именно таким образом система функционирует как новое целое.

Вопреки термодинамическому принципу энтропии, эволюция Вселенной, материи или жизни отнюдь не приводит к понижению уровня организации и обеднению разнообразия форм. Наоборот, они развиваются в противоположном направлении: от простого к сложному, от низших форм жизни к высшим, от недифференцированных структур к дифференцированным. Со временем уровень внутренней организации Вселенной неуклонно повышается.

Концентрируясь на направленной стреле времени, Пригожин задается вопросом: «Какова специфическая структура динамических систем, позволяющая им «отличать прошлое от будущего»? Каков необходимый для такого различения минимальный уровень сложности»?

Ответ, который дает Пригожин, можно свести к следующему: стрела времени проявляет себя лишь в сочетании со случайностью. Только в том случае, когда система ведет себя достаточно случайным образом, в ее развитии и описании возникает различие между прошлым и будущим и, следовательно, необратимость. Именно необратимые процессы возникновения порядка из хаоса, порождают высокие уровни организации (например, диссипативные структуры).

Интерпретируя в таком свете второе начало термодинамики, Пригожин рассматривал энтропию не как движение к хаосу, а как прародительницу порядка в открытых системах.

Если обратимость присуща замкнутым системам, то необратимость - всей Вселенной, где при неравновесных условиях энтропия может производить не деградацию, а порядок, организацию и, в конечном счете, - жизнь.

Пригожинские представления об энтропии как об источнике организации означают, что энтропия утрачивает характер жесткой альтернативы, возникающей перед системами в процессе эволюции: в то время как одни системы вырождаются, другие развиваются по восходящей линии и достигают более высокого уровня организации. Такой объединяющий, а не взаимоисключающий подход позволяет биологии и физике сосуществовать, вместо того чтобы находиться в отношении контрадикторной противоположности.

ORDER OUT OF CHAOS

Man"s new dialogue with nature

Heinemann. London. 1984

Илья Пригожин, Изабелла Стенгерс

ПОРЯДОК ИЗ ХАОСА

Новый диалог человека с природой

Перевод с английского Ю. А. Данилова

Общая редакция и послесловие

В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича

и Ю. В. Сачкова

ББК 15.56 Редактор О. Н. Кессиди

П 75 Пригожин И., Стенгерс И.

Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой: Пер. с англ./ Общ. ред. В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича и Ю. В. Сачкова. - М.: Прогресс, 1986.-432 с.

Книга известного бельгийского физико-химика, лауреата Нобелевской премии И. Пригожина н его соавтора И. Стенгерс посвящена рассмотрению науки и философии XIX и XX вв. с позиций науки второй половины нашего столетия, а также проблемам и особенностям современного научного мышления. Цель книги - осмыслить путь, пройденный наукой и познанием, и изложить требования современной науки и общества: восстановить союз человека с природой на новых основаниях, в котором будет не только единство природы и человека, но также науки, культуры и общества. Авторы дают широкое и глубокое историко-научное н философское рассмотрение научного знания, начиная с Ньютона, Лапласа и кончая его позднейшей критикой современными буржуазными философами.

Редакция литературы по философии и лингвистике

От издательства

Книга лауреата Нобелевской премии Ильи Пригожина и Изабеллы Стенгерс «Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой» - заметное явление в современной научно-философской литературе. По своему жанру она достаточно необычна, поскольку авторы выступают в ней как философы и историки науки. Повествуя о новом диалоге человека с природой и вместе с тем не предлагая готовых решений, она побуждает читателя к самостоятельным размышлениям над затронутыми в ней проблемами.

Последовательная эволюция взглядов авторов отражена в многочисленных изданиях книги на различных языках, начиная с выхода в 1979 г. первого (французского) варианта под названием «Новый альянс. Метаморфозы науки». Русский перевод выполнен с английского издания книги, отобранного И. Пригожиным по просьбе издательства как наиболее полный и современный. Диалог с авторами, начатый в английском издании предисловием О. Тоффлера, в русском издании продолжают и послесловии к книге В. И. Аршинов, Ю. Л. Климонтович и Ю. В. Сачков.

Имя Ильи Пригожина хорошо известно советским читателям. Его основные произведения переведены на русский язык: Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М., 1964; Пригожин И. Неравновесная статистическая механика. М., 1964; Пригожин И., Дефэй Р. Химическая термодинамика. Новосибирск, 1966; Гленсдорф П., Пригожин И. Tepмодинaмичecкaя теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М., 1973; Николис Г., Пригожин И.

Самоорганизация в неравновесных системах. М., 1979. Фрагменты из книг Пригожина были опубликованы в журналах «Химия и жизнь», «Природа».

И. Пригожин возглавляет большую группу физиков в Брюссельском университете. Он является директором Сольвеевского института и Центра термодинамики и статистической физики при Техасском университете. В 1977 г. за работы в области химической термодинамики И. Пригожину была присуждена Нобелевская премия. С 1982 г. Пригожин - иностранный член Академии наук СССР.

Изабелла Стенгерс, в недавнем прошлом сотрудник группы Пригожина в Брюссельском университете, ныне живет и работает в Париже.

В предисловии к русскому изданию своей книги «От существующего к возникающему» (М., 1985) И. Пригожин выразил надежду на то, что издание его книги будет способствовать расширению плодотворного обмена в области, которая в равной мере близка и практическим приложениям, и фундаментальным принципам современной науки. Все, кто работал над настоящим изданием новой книги Пригожина и Стенгерс, также надеются, что она послужит достижению этой высокой цели.

Наше видение природы претерпевает радикальные изменения в сторону множественности, темпоральности и сложности. Долгое время в западной науке доминировала механическая картина мироздания. Ныне мы сознаем, что живем в плюралистическом мире. Существуют явления, которые представляются нам детерминированными и обратимыми. Таковы, например, движения маятника без трения или Земли вокруг Солнца. Но существуют также и необратимые процессы, которые как бы несут в себе стрелу времени. Например, если слить две такие жидкости, как спирт и вода, то из опыта известно, что со временем они перемешаются. Обратный процесс - спонтанное разделение смеси на чистую воду и чистый спирт - никогда не наблюдается. Следовательно, перемешивание спирта и воды - необратимый процесс. Вся химия, по существу, представляет собой нескончаемый перечень таких необратимых процессов.

Ясно, что, помимо детерминированных процессов, некоторые фундаментальные явления, такие, например, как биологическая эволюция или эволюция человеческих культур, должны содержать некий вероятностный элемент. Даже ученый, глубоко убежденный в правильности детерминистических описаний, вряд ли осмелится утверждать, что в момент Большого взрыва, т.е. возникновения известной нам Вселенной, дата выхода в свет нашей книги была начертана на скрижалях законов природы. Классическая физика рассматривала фундаментальные процессы как детерминированные и обратимые. Процессы, связанные со случайностью или необратимостью, считались досадными исключениями из общего правила. Ныне мы видим, сколь важную роль играют повсюду необратимые процессы и флуктуации.

Хотя западная наука послужила стимулом к необычайно плодотворному диалогу между человеком и природой, некоторые из последствий влияния естественных наук на общечеловеческую культуру далеко не всегда носили позитивный характер. Например, противопоставление «двух культур» в значительной мере обусловлено конфликтом между вневременным подходом классической науки и ориентированы во времени подходом, доминировавшим в подавляющем большинстве социальных и гуманитарных наук. Но за последние десятилетия в естествознании произошли разительные перемены, столь же неожиданные, как рождение геометрии или грандиозная картина мироздания, нарисованная в «Математических началах натуральной философии» Ньютона. Мы все глубже осознаем, что на всех уровнях - от элементарных частиц до космологии - случайность и необратимость играют важную роль, значение которой возрастает по мере расширения наших знаний. Наука вновь открывает для себя время. Описанию этой концептуальной революции и посвящена наша книга.

Революция, о которой идет речь, происходит на всех уровнях: на уровне элементарных частиц, в космологии, на уровне так называемой макроскопической физики, охватывающей физику и химию атомов или молекул, рассматриваемых либо индивидуально, либо глобально, как это делается, например, при изучении жидкостей или газов. Возможно, что именно на макроскопическом уровне концептуальный переворот в естествознании прослеживается наиболее отчетливо. Классическая динамика и современная химия переживают в настоящее время период коренных перемен. Если бы несколько лет назад мы спросили физика, какие явления позволяет объяснить его наука и какие проблемы остаются открытыми, он, вероятно, ответил бы, что мы еще не достигли адекватного понимания элементарных частиц или космологической эволюции, но располагаем вполне удовлетворительными знаниями о процессах, протекающих в масштабах, промежуточных между субмикроскопическим и космологическим уровнями. Ныне меньшинство исследователей, к которому принадлежат авторы этой книги и которое с каждым днем все возрастает, не разделяют подобного оптимизма: мы лишь начинаем понимать уровень природы, на котором живем, и именно этому уровню в нашей книге уделено основное внимание.

Для правильной оценки происходящего ныне концептуального перевооружения физики необходимо рассмотреть этот процесс в надлежащей исторической перспективе. История науки - отнюдь не линейная развертка серии последовательных приближений к некоторой глубокой истине. История науки изобилует противоречиями, неожиданными поворотами. Значительную часть нашей книги мы посвятили схеме исторического развития западной науки, начиная с Ньютона, т.е. с событий трехсотлетней давности. Историю науки мы стремились вписать в историю мысли, с тем чтобы интегрировать ее с эволюцией западной культуры на протяжении последних трех столетий. Только так мы можем по достоинству оценить неповторимость того момента, в который нам выпало жить.

В доставшемся нам научном наследии имеются два фундаментальных вопроса, на которые нашим предшественникам не удалось найти ответ. Один из них - вопрос об отношении хаоса и порядка. Знаменитый закон возрастания энтропии описывает мир как непрестанно эволюционирующий от порядка к хаосу. Вместе с тем, как показывает биологическая или социальная эволюция, сложное возникает из простого. Как такое может быть? Каким образом из хаоса может возникнуть структура? В ответе на этот вопрос ныне удалось продвинуться довольно далеко. Теперь нам известно, что неравновесность - поток вещества или энергии - может быть источником порядка.

Но существует и другой, еще более фундаментальный вопрос. Классическая или квантовая физика описывает мир как обратимый, статичный. В их описании нет места эволюции ни к порядку, ни к хаосу. Информация, извлекаемая из динамики, остается постоянной во времени. Налицо явное противоречие между статической картиной динамики и эволюционной парадигмой термодинамики. Что такое необратимость? Что такое энтропия? Вряд ли найдутся другие вопросы, которые бы столь часто обсуждались в ходе развития науки. Лишь теперь мы начинаем достигать той степени понимания и того уровня знаний, которые позволяют в той или иной мере ответить на эти вопросы. Порядок и хаос - сложные понятия. Единицы, используемые в статическом описании, которое дает динамика, отличаются от единиц, которые понадобились для создания эволюционной парадигмы, выражаемой ростом энтропии. Переход от одних единиц к другим приводит к новому понятию материи. Материя становится «активной»: она порождает необратимые процессы, а необратимые процессы организуют материю. <...>

От каких предпосылок классической науки удалось избавиться современной науке? Как правило, от тех, которые были сосредоточены вокруг основополагающего тезиса, согласно которому на определенном уровне мир устроен просто и подчиняется обратимым во времени фундаментальным законам. Подобная точка зрения представляется нам сегодня чрезмерным упрощением. Разделять ее означает уподобляться тем, кто видит в зданиях лишь нагромождение кирпича. Но из одних и тех же кирпичей можно построить и фабричный корпус, и дворец, и храм. Лишь рассматривая здание как единое целое, мы обретаем способность воспринимать его как продукт эпохи, культуры, общества, стиля. Существует и еще одна вполне очевидная проблема: поскольку окружающий нас мир никем не построен, перед нами возникает необходимость дать такое описание его мельчайших «кирпичиков» (т.е. микроскопической структуры мира), которое объясняло бы процесс самосборки.

Предпринятый классической наукой поиск истины сам по себе может служить великолепным примером той раздвоенности, которая отчетливо прослеживается на протяжении всей истории западноевропейской мысли. Традиционно лишь неизменный мир идей считался, если воспользоваться выражением Платона, «освещенным солнцем умопостигаемого». В том же смысле научную рациональность было принято усматривать лишь в вечных и неизменных законах. Все же временное и преходящее рассматривалось как иллюзия. Ныне подобные взгляды считаются ошибочными. Мы обнаружили, что в природе существенную роль играет далеко не иллюзорная, а вполне реальная необратимость, лежащая в основе большинства процессов самоорганизации. Обратимость и жесткий детерминизм в окружающем нас мире применимы только в простых предельных случаях. Необратимость и случайность отныне рассматриваются не как исключение, а как общее правило. <...>

В наши дни основной акцент научных исследований переместился с субстанции на отношение, связь, время.

Столь резкое изменение перспективы отнюдь не является результатом принятия произвольного решения. В физике нас вынуждают к нему новые непредвиденные открытия. Кто бы мог ожидать, что многие (если даже не все) элементарные частицы окажутся нестабильными? Кто бы мог ожидать, что с экспериментальным подтверждением гипотезы расширяющейся Вселенной перед нами откроется возможность проследить историю окружающего нас мира как единого целого?

К концу XX в. мы научились глубже понимать смысл двух великих революций в естествознании, оказавших решающее воздействие на формирование современной физики: создания квантовой механики и теории относительности. Обе революции начались с попыток исправить классическую механику путем введения в нее вновь найденных универсальных постоянных. Ныне ситуация изменилась. Квантовая механика дала нам теоретическую основу для описания нескончаемых превращений одних частиц в другие. Аналогичным образом общая теория относительности стала тем фундаментом, опираясь на который мы можем проследить тепловую историю Вселенной на ее ранних стадиях.

Как можно преодолеть явное противоречие между детерминированным и случайным? Ведь мы живем в едином мире. Как будет показано в дальнейшем, мы лишь теперь начинаем по достоинству оценивать значение всего круга проблем, связанных с необходимостью и случайностью. Кроме того, мы придаем совершенно иное, а иногда и прямо противоположное, чем классическая физика, значение различным наблюдаемым и описываемым нами явлениям. Мы уже упоминали о том, что по существовавшей ранее традиции фундаментальные процессы было принято считать детерминированными и обратимыми, а процессы, так или иначе связанные со случайностью или необратимостью, трактовать как исключения из общего правила. Ныне мы повсюду видим, сколь важную роль играют необратимые процессы, флуктуации. Модели, рассмотрением которых занималась классическая физика, соответствуют, как мы сейчас понимаем, лишь предельным ситуациям. Их можно создать искусственно, поместив систему в ящик и подождав, пока она не придет в состояние равновесия.

Искусственное может быть детерминированным и обратимым. Естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости. Это замечание приводит нас к новому взгляду на роль материи во Вселенной. Материя - более не пассивная субстанция, описываемая в рамках механистической картины мира, ей также свойственна спонтанная активность. Отличие нового взгляда на мир от традиционного столь глубоко, что, как уже упоминалось в, предисловии, мы можем с полным основанием говорить о новом диалоге человека с природой. <...>

Два потомка теории теплоты по прямой линии - наука о превращении энергии из одной формы в другую и теория тепловых машин - совместными усилиями привели к созданию первой «неклассической» науки - термодинамики. Ни один из вкладов в сокровищницу науки, внесенных термодинамикой, не может сравниться по новизне со знаменитым вторым началом термодинамики, с появлением которого в физику впервые вошла «стрела времени». Введение односторонне направленного времени было составной частью более широкого движения западноевропейской мысли. XIX век по праву может быть назван веком эволюции: биология, геология и социология стали уделять в XIX в. все большее внимание изучению процессов возникновения новых структурных элементов, увеличения сложности. Что же касается термодинамики, то в основе ее лежит различие между двумя типами процессов: обратимыми процессами, не зависящими от направления времени, и необратимыми процессами, зависящими от направления времени. С примерами обратимых и необратимых процессов мы познакомимся в дальнейшем. Понятие энтропии для того и было введено, чтобы отличать обратимые процессы от необратимых: энтропия возрастает только в результате необратимых процессов.

На протяжении XIX в. в центре внимания находилось исследование конечного состояния термодинамической эволюции. Термодинамика XIX в. была равновесной термодинамикой. На неравновесные процессы смотрели как на второстепенные детали, возмущения, мелкие несущественные подробности, не заслуживающие специального изучения. В настоящее время ситуации полностью изменилась. Ныне мы знаем, что вдали от равновесия могут спонтанно возникать новые типы структур. В сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, теплового хаоса, к порядку. Могут возникать новые динамические состояния материи, отражающие взаимодействие данной системы с окружающей средой. Эти новые структуры мы назвали диссипативными структурами, стремясь подчеркнуть конструктивную роль диссипативных процессов в их образовании.

В нашей книге приведены некоторые из методов, разработанных в последние годы для описания того, как возникают и эволюционируют диссипативные структуры. При изложении их мы впервые встретимся с такими ключевыми словами, как «нелинейность», «неустойчивость», «флуктуация», проходящими через всю книгу, как лейтмотив. Эта триада начала проникать в наши взгляды на мир и за пределами физики и химии.

При обсуждении противоположности между естественными и гуманитарными науками мы процитировали слова Исайи Берлина. Специфичное и уникальное Берлин противопоставлял повторяющемуся и общему. Замечательная особенность рассматриваемых нами процессов заключается в том, что при переходе от равновесных условий к сильно неравновесным мы переходим от повторяющегося и общего к уникальному и специфичному. Действительно, законы равновесия обладают высокой общностью: они универсальны. Что же касается поведения материи вблизи состояния равновесия, то ему свойственна «повторяемость». В то же время вдали от равновесия начинают действовать различные механизмы, соответствующие возможности возникновения диссипативных структур различных типов. Например, вдали от равновесия мы можем наблюдать возникновение химических часов - химических реакций с характерным когерентным (согласованным) периодическим изменением концентрации реагентов. Вдали от равновесия наблюдаются также процессы самоорганизации, приводящие к образованию неоднородных структур - неравновесных кристаллов.

Следует особо подчеркнуть, что такое поведение сильно неравновесных систем довольно неожиданно. Действительно, каждый из нас интуитивно представляет себе, что химическая реакция протекает примерно следующим образом: молекулы «плавают» в пространстве, сталкиваются и, перестраиваясь в результате столкновения, превращаются в новые молекулы. Хаотическое поведение молекул можно уподобить картине, которую рисуют атомисты, описывая движение пляшущих в воздухе пылинок. Но в случае химических часов мы сталкиваемся с химической реакцией, протекающей совсем не так, как нам подсказывает интуиция. Несколько упрощая ситуацию, можно утверждать, что в случае химических часов все молекулы изменяют свое химическое тождество одновременно, через правильные промежутки времени. Если представить себе, что молекулы исходного вещества и продукта реакции окрашены соответственно в синий и красный цвета, то мы увидели бы, как изменяется их цвет в ритме химических часов.

Ясно, что такую периодическую реакцию невозможно описать, исходя из интуитивных представлений о хаотическом поведении молекул. Возник порядок нового, ранее неизвестного типа. В данном случае уместно говорить о новой когерентности, о механизме «коммуникации» между молекулами. Но связь такого типа может возникать только в сильно неравновесных условиях. Интересно отметить, что подобная связь широко распространена в мире живого. Существование ее можно принять за самую основу определения биологической системы.

Необходимо также добавить, что тип диссипативной структуры в значительной степени зависит от условий ее образования. Существенную роль в отборе механизма самоорганизации могут играть внешние поля, например гравитационное поле Земли или магнитное поле.

Мы начинаем понимать, каким образом, исходя из химии, можно построить сложные структуры, сложные формы, в том числе и такие, которые способны стать предшественниками живого. В сильно неравновесных явлениях достоверно установлено весьма важное и неожиданное свойство материи: впредь физика с полным основанием может описывать структуры как формы адаптации системы к внешним условиям. Со своего рода механизмом предбиологической адаптации мы встречаемся в простейших химических системах. На несколько антропоморфном языке можно сказать, что в состоянии равновесия материя «слепа», тогда как в сильно неравновесных условиях она обретает способность воспринимать различия во внешнем мире (например, слабые гравитационные и электрические поля) и «учитывать» их в своем функционировании.

Разумеется, проблема происхождения жизни по-прежнему остается весьма трудной, и мы не ожидаем в ближайшем будущем сколько-нибудь простого ее решения. Тем не менее при нашем подходе жизнь перестает противостоять «обычным» законам физики, бороться против них, чтобы избежать предуготованной ей судьбы - гибели. Наоборот, жизнь предстает перед нами как своеобразное проявление тех самых условий, в которых находится наша биосфера, в том числе нелинейности химических реакций и сильно неравновесных условий, налагаемых на биосферу солнечной радиацией.

Мы подробно обсуждаем понятия, позволяющие описывать образование диссипативных структур, например понятия теории бифуркаций. Следует подчеркнуть, что вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации. Такие системы как бы «колеблются» перед выбором одного из нескольких путей эволюции, и знаменитый закон больших чисел, если понимать его как обычно, перестает действовать. Небольшая флуктуация может послужить началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макроскопической системы. Неизбежно напрашивается аналогия с социальными явлениями и даже с историей. Далекие от мысли противопоставлять случайность и необходимость, мы считаем, что оба аспекта играют существенную роль в описании нелинейных сильно неравновесных систем.

Резюмируя, можно сказать, что в двух первых частях нашей книги мы рассматриваем два противоборствующих взгляда на физический мир: статический подход классической динамики и эволюционный взгляд, основанный на использовании понятия энтропии. Конфронтация между столь противоположными подходами неизбежна. Ее долго сдерживал традиционный взгляд на необратимость как на иллюзию, приближение. Время в лишенную времени Вселенную ввел человек. Для нас неприемлемо такое решение проблемы необратимости, при котором необратимость низводится до иллюзии или является следствием тех или иных приближений, поскольку, как мы теперь знаем, необратимость может быть источником порядка, когерентности, организации.

Конфронтация вневременного подхода классической механики и эволюционного подхода стала неизбежной. Острому столкновению этих двух противоположных подходов к описанию мира посвящена третья часть нашей книги. В ней мы подробно рассматриваем традиционные попытки решения проблем необратимости, предпринятые сначала в классической, а затем и квантовой механике. Особую роль при этом сыграли пионерские работы Больцмана и Гиббса. Тем не менее мы можем с полным основанием утверждать, что проблема необратимости во многом осталась нерешенной. <...>

Ныне мы можем с большей точностью судить об истоках понятия времени в природе, и это обстоятельство приводит к далеко идущим последствиям. Необратимость вводится в макроскопический мир вторым началом термодинамики - законом неубывания энтропии. Теперь мы понимаем второе начало термодинамики и на микроскопическом уровне. Как будет показано в дальнейшем, второе начало термодинамики выполняет функции правила отбора - ограничения начальных условий, распространяющиеся в последующие моменты времени по законам динамики. Тем самым второе начало вводит в наше описание природы новый, несводимый к чему-либо элемент. Второе начало термодинамики не противоречит динамике, но не может быть выведено из нее.

Уже Больцман понимал, что между вероятностью и необратимостью должна существовать тесная связь. Различие между прошлым и будущим и, следовательно, необратимость могут входить в описание системы только в том случае, если система ведет себя достаточно случайным образом. Наш анализ подтверждает эту точку зрения. Действительно, что такое стрела времени в детерминистическом описании природы? В чем ее смысл? Если будущее каким-то образом содержится в настоящем, в котором заключено и прошлое, то что, собственно, означает стрела времени? Стрела времени является проявлением того факта, что будущее не задано, т.е. того, что, по словам французского поэта Поля Валери, «время есть конструкция».

Наш повседневный жизненный опыт показывает, что между временем и пространством существует коренное различие. Мы можем передвигаться из одной точки пространства в другую, но не в силах повернуть время вспять. Мы не можем переставить прошлое и будущее. Как мы увидим в дальнейшем, это ощущение невозможности обратить время приобретает теперь точный научный смысл. Допустимые («разрешенные») состояния отделены от состояний, запрещенных вторым началом термодинамики, бесконечно высоким энтропийным барьером. В физике имеется немало других барьеров. Одним из них является скорость света. По современным представлениям, сигналы не могут распространяться быстрее скорости света. Существование этого барьера весьма важно: не будь его, причинность рассыпалась бы в прах. Аналогичным образом энтропийный барьер является предпосылкой, позволяющей придать точный физический смысл связи. Представьте себе, что бы случилось, если бы наше будущее стало бы прошлым каких-то других людей! <...>

Но, возможно, наиболее важный прогресс заключается в том, что проблема структуры, порядка предстает теперь перед нами в иной перспективе. Как будет показано в гл. 8, с точки зрения механики, классической или квантовой, не может быть эволюции с однонаправленным временем. «Информация» в том виде, а каком она поддается определению в терминах динамики, остается постоянной по времени. Это звучит парадоксально. Если мы смешаем две жидкости, то никакой «эволюции» при этом не произойдет, хотя разделить их, не прибегая к помощи какого-нибудь внешнего устройства, не представляется возможным. Наоборот, закон неубывания энтропии описывает перемешивание двух жидкостей как эволюция к «хаосу», или «беспорядку», - к наиболее вероятному состоянию. Теперь мы уже располагаем всем необходимым для того, чтобы доказать взаимную непротиворечивость обоих описаний: говоря об информации или порядке, необходимо всякий раз переопределять рассматриваемые нами единицы. Важный новый факт состоит в том, что теперь мы можем установить точные правила перехода от единиц одного типа к единицам другого типа. Иначе говоря, нам удалось получить микроскопическую формулировку эволюционной парадигмы, выражаемой вторым началом термодинамики. Этот вывод представляется нам важным, поскольку эволюционная парадигма охватывает всю химию, а также существенные части биологии и социальных наук. Истина открылась нам недавно. Процесс пересмотра основных понятий, происходящий в настоящее время в физике, еще далек от завершения. Наша цель состоит вовсе не в том, чтобы осветить признанные достижения науки, ее стабильные и достоверно установленные результаты. Мы хотим привлечь внимание читателя к новым понятиям, рожденным в ходе научной деятельности, ее перспективам и новым проблемам. Мы отчетливо сознаем, что находимся лишь в самом начале нового этапа научных исследований. <...>

Мы считаем, что находимся на пути к новому синтезу, новой концепции природы. Возможно, когда-нибудь нам удастся слить воедино западную традицию, придающую первостепенное значение экспериментированию и количественным формулировкам, и такую традицию, как китайская, с ее представлениями о спонтанно изменяющемся самоорганизующемся мире. В начале введения мы привели слова Жака Моно об одиночестве человека во Вселенной. Вывод, к которому он приходит, гласит:

«Древний союз [человека и природы] разрушен. Человек, наконец, сознает свое одиночество в равнодушной бескрайности Вселенной, из которой он возник по воле случая».

Моно, по-видимому, прав. Древний союз разрушен до основания. Но мы усматриваем свое предназначение не в том, чтобы оплакивать былое, а в том, чтобы в необычайном разнообразии современных естественных наук попытаться найти путеводную нить, ведущую к какой-то единой картине мира. Каждый великий период в истории естествознания приводит к своей модели природы. Для классической науки такой моделью были часы, для XIX века - периода промышленной революции - паровой двигатель. Что станет символом для нас? Наш идеал, по-видимому, наиболее полно выражает скульптура - от искусства Древней Индии или Центральной Америки доколумбовой эпохи до современного искусства. В некоторых наиболее совершенных образцах скульптуры, например в фигуре пляшущего Шивы или в миниатюрных моделях храмов Герреро, отчетливо ощутим поиск трудноуловимого перехода от покоя к движению, от времени остановившегося к времени текущему. Мы убеждены в том, что именно эта конфронтация определяет неповторимое своеобразие нашего времени. <...>

Связав энтропию с динамической системой, мы тем самым возвращаемся к концепции Больцмана: вероятность достигает максимума в состоянии равновесия. Структурные единицы, которые мы используем при описании термодинамической эволюции, в состоянии равновесия ведут себя хаотически. В отличие от этого в слабо неравновесных условиях возникают корреляции и когерентность.

Здесь мы подходим к одному из наших главных выводов: на всех уровнях, будь то уровень макроскопической физики, уровень флуктуации или микроскопический уровень, источником порядка является неравновесность. Неравновесность есть то, что порождает «порядок из хаоса». Но, как мы уже упоминали, понятие порядка (или беспорядка) сложнее, чем можно было бы думать. Лишь в предельных случаях, например в разреженных газах, оно обретает простой смысл в соответствии с пионерскими трудами Больцмана. <...>

Ныне наша уверенность «в рациональности» природы оказалась поколебленной отчасти в результате бурного роста естествознания в наше время. Как было отмечено в «Предисловии», наше видение природы претерпело коренные изменения. Ныне мы учитываем такие аспекты изменения, как множественность, зависимость от времени и сложность. Некоторые из сдвигов, происшедших в наших взглядах на мир, описаны в этой книге.

Мы искали общие, всеобъемлющие схемы, которые допускали бы описание на языке вечных законов, но обнаружили время, события, частицы, претерпевающие различные превращения. Занимаясь поиском симметрии, мы с удивлением обнаружили на всех уровнях - от элементарных частиц до биологии и экологии - процессы, сопровождающиеся нарушением симметрии. Мы описали в нашей книге столкновение между динамикой с присущей ей симметрией во времени и термодинамикой, для которой характерна односторонняя направленность времени.

На наших глазах возникает новое единство: необратимость есть источник порядка на всех уровнях. Необратимость есть тот механизм, который создает порядок из хаоса.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М., 1986. С. 34-37, 47-50, 53-61, 65-66, 357, 363.

Главная » Административное право » Пригожин порядок из хаоса pdf. Конспект книги: Илья Пригожин — Порядок из хаоса