- •Факультет религиоведения и теологии
- •Издательство Иркутского государственного университета
- •Содержание
- •Введение.
- •Глава 1. Возникновение науки
- •§1. Проблема двух культур
- •§2. Антропные корни происхождения науки.
- •§3. Причины возникновения науки в древней Греции
- •§4. Краткий очерк истории науки
- •Глава 2. Эволюция дисциплинарного знания: классика. Неклассика. Постнеклассика. Начать правку
- •§1. Классика – механика, термодинамика, электромагнетизм
- •§2. Неклассика – релятивизм, квантовая и статистическая физика
- •§3. Междисциплинарное согласование в неклассической физике.
- •§4. Релятивистская квантовая статистическая физика – «теория всего»
- •§5. Постнеклассика и будущее науки
- •Глава 3. Вселенная
- •§1. Мир, Вселенная, Разум
- •§ 2. Полный космологический сценарий
- •§ 2. Антропный принцип
- •Глава 4. Жизнь.
- •§1. Живые системы против энтропии
- •§2. Клетки и организмы: биологическая индивидуальность
- •§3 Генетическая информация – основа биологического воспроизводства видов и их эволюции.
- •§4. Человек: организм и личность
- •§5.Биосфера и цивилизация
- •Глава 5. Синергетика – эволюция сложного
- •§1.Что такое синергетика
- •§2.От «бытия» к «становлению»
- •§3. Принципы синергетики
- •§4.Формирование эволюционного естествознания.
- •§5.Элементарная теория катастроф. Признаки катастроф
- •§6. Методы математического моделирования. Начала нелинейного мышления.
- •Контрольные вопросы. К главе 1
- •К главе 2
- •К главе 3
- •К главе 4
- •К главе 5
- •Литература:
§2.От «бытия» к «становлению»
Возвращение к истокам. Начнем с цитаты из книги Ильи Пригожина и Изабель Стенгерс «Время, хаос и квант»: «Покуда мы требовали, чтобы все динамические системы подчинялись одним и тем же законам, хаос был препятствием к пониманию. В замкнутом мире классической рациональности поиск знания легко мог приводить к интеллектуальному снобизму и высокомерию. В Открытом мире, который мы сейчас учимся описывать, теоретическое знание и практическая мудрость нуждаются друг в друге».
Синергетика, универсальный эволюционизм, конечно, имеют аналоги в прошлых веках. Ближайший к нам – натурфилософия позднего средневековья и Возрождения, в свою очередь, восходящая к античному целостному восприятию космоса и человека.
Что в столь общей постановке можно сказать о природе времени, об эволюции? Дыхание, чередование сна и бодрствования, дня и ночи, ритмов природы - все это некие образы, на фоне которых можно рассматривать и эволюцию как процесс периодического становления, чередования порядка и хаоса …порядок…хаос…порядок…хаос…Причем в любом циклическом процессе, например, колебании маятника, наше сознание отчетливо различает четыре фазы: две финальные – оппозиционные состояния и две фазы перехода между ними. Отсюда естественное восприятие четырех времен года, четырех этапов жизненного пути человека (синергетически – любой системы): юность, зрелость, старость, небытие. В античной греческой философии эти чисто функциональные этапы отражены в понятиях четырех чередующихся стихий, четырех принципов: «земли», «воздуха», «воды» и «огня».
Если разделить цикл эволюции на этапы Платоновых «Бытия» и «Становления» или, говоря современным языком, гомеостаза системы и ее кризиса, то в античности «Бытию» соответствовал принцип «Земли» с ее стабильностью, устойчивым порядком, возможностью опоры на незыблемые принципы, строгая иерархичность. Вечные идеи Платона были ассоциированы и с образами коловращения тверди небесной, неизменными космическими законами, и, в сущности, по известному герметическому принципу «что вверху, то и внизу» переносились на устройство традиционного общества и жизненного пространства древнего человека.
Идеалы классической научной рациональности в большей степени отвечают именно этому стабильному принципу, но воспринятому опосредованно через христианскую культуру. Идея жесткой классической онтологизации если и допускала смену онтологий, то только по вертикали, со сменой масштабов энергий (молекулы – атомы – ядра – кварки: лестница Вайскопфа), но не в процессе динамики системы. То есть, избегая пограничных областей, предпочитала работать там, где онтология и язык уже устоялись. Речь идёт об идее сведения описаний системы к взаимодействующим (слабо взаимодействующим) переменным. Отсюда увлеченность концепциями элементаризма, квазичастиц, последовательным вскрытием матрешек-структур в поисках первоэлементов матери. Достижения здесь огромны – квантовая электродинамика, зонная теория твердого тела, генетический код, классификация элементарных частиц…. Но уже после работ Анри Пуанкаре по небесной механике в конце XIX стала осознаваться призрачность таких идеалов, невозможность сведения большинства задач к элементарным формам движения. Оказалось, что классическая незыблемая онтология – редкое исключение из правил. Нашему сознанию удобнее фиксировать именно ее, а действительную сложность мира проще не замечать. Ключи к познанию долго искали не там, где они были потеряны, а под фонарем, где светлее. Так происходило до тех пор, пока в конце XX века эти ключи не оказались жизненно необходимыми.
Синергетика сосредотачивает внимание не на состояниях гомеостаза структуры, порядка, достаточно изученных кибернетикой, а на кризисных переходных, пограничных состояниях системы, там, где не может быть стабильной структуры, порядка, где сложность врывается в наше понимание происходящего, опрокидывая привычные представления и наработанную интуицию.
Еще Аристотель выделял два типа времени. Время достижения – «кинезис» было связано с чистым движением, состоянием гомеостаза, с тем, что отвечает классической концепции абсолютного, обратимого времени, концепции Ньютона-Лейбница. Это время «Бытия». Три остальные принципа-стихии, фазы эволюционного цикла - гибель структуры - хаос - рождение структуры - креативны и «обитают» в необратимом времени гибели-рождения - «метаболе». Именно они составляют то, что принято называть «Становлением». Это время связано с разрушением предыдущей структуры, ее пластификацией и растворением в хаосе, а затем рождением, как обратным процессом-самоорганизации. Фазы гибели и рождения разделены фазой хаоса, которая и является корнем всего процесса становления. Отметим, что цикличность рождения структур в эволюционном процессе примиряет позиции античных авторов (Гераклит, Фалес, Анаксимен) вне зависимости от того, какой из принципов нестабильности ими считался исходным.
Пока мы лишь указали наличие фаз становления, о которых речь впереди. Существуют ли общие причины, механизмы самого становления? Безусловно, они заложены в самом понятии события – совместного бытия, встречи двух начал.
Такой креативный (порождающий) взгляд на становление, на любое событие существовал в культуре всегда. Он представляется, говоря современным системным языком, креативной триадой: Способ действия + Предмет действия = результат действия - и закреплен в самих глагольных структурах языка; в корнях двуполой асимметрии человека как биологического вида; в образах божественного семейства древних религий; в космических мифах и философиях - Логос + Хаос= Космос (Платон, Аристотель), Пуруша (дух) + Практири (материя) = браман (проявленная Вселенная) (Веды). Возникновение реальности как одухотворение материи - отсюда и творчество как вдохновение, и душа в христианстве как сплетение и борьба духовных и телесных (материальных) начал в человеке. Вспомним ветхозаветное начало теории. … «Земля была безвидна, и Дух летал над Водами»… – здесь из вод первозданного Хаоса родится определенность земной тверди нашего Мира.
Аргументы малонаучны, но только такими минимальными средствами можно описать процесс возникновения чего-либо вообще, когда следствие порождено причиной, в свою очередь, состоящей из двух начал – активного и пассивного, присущего любому действию. И дело, конечно, не в религиозной терминологии, свойственной человечеству большую часть его сознательной эволюции, а в самом процессе освоения человеком Времени – способе передачи социального опыта: миф, летопись, история, инструкция. Всё это предъявлено чередой событий-действий, образующих временную ткань, доступную пониманию современников и потомков. Здесь без креативной триады не обойтись. Следуя неоплатонической традиции, а в XX веке - Бердяеву, далее предпочтем ее называть Теос + Хаос = Космос. Поразительно, что и само ощущение времени, длящегося бытия настоящего, есть, следуя Блаженному Августину, порождение, интерференция, в нашем сознании прошедшего, которого никогда уже не будет, и будущего, которого еще нет, а интерпретация Теоса и Хаоса в данном случае зависит от точки зрения: то ли прошлое детерминирует, то ли будущее притягивает – временит, то ли настоящее формирует – все они в разной степени представлены в истории культуры, важна лишь непременность их креативной связи.
Итак, креативная триада имеет принципиально временную причинно-следственную природу, хотя время не обязательно физическое, оно вполне может быть в воображаемом литературном сюжете или возникать в мыслительном акте, например «взятии функции от х». Вообще любой реальный или воображаемый процесс или действие наше сознание разворачивает в некоторую временную последовательность. Причина здесь двуедина Теос + Хаос, она и рождает проявленный феномен, событие, структуру, т.е. Космос (по древнегречески – строй боевых кораблей, и лишь позднее вселенский порядок). Отметим, что если Содержание и Форма предъявляют способ бытия вещи, то Теос и Хаос способ ее происхождения – генезис.
В наиболее общем случае для естественника эта триада такова: закон природы + материальная субстанция = феноменальный мир. На языке гуманитария – творческий акт в ноуменальном мире: замысел + потенция (материал) = произведение, форма. В обыденной практике: намерение + возможность = результат. И даже если событие обозначено одним словом, сознание всегда может достроить, развернуть образцы триады.
Но почему все-таки триада? В классическом рационализме не принято рассуждать о множественности причин или следствий, для любого события (А) есть ровно одна причина и одно следствие, т.е. событийная диада – А –. Выстраивая последовательность всех событий в причинно-следственную цепь, …----А----В----С----…получаем либо бесконечный однозначный линейный ряд событий, либо столь же однозначный круговой процесс, где первая причина становится последним следствием. Такие когнитивные линейные схемы реальности не оставляют человеку свободы воли и творчества в мире. Именно они порождают уверенность в непогрешимости догм и авторитетов, существование единственно правильных теорий, порочные логические круги, для разрыва которых необходим отказ от однозначности посылок хотя бы в одном звене.
Всё это имело место быть в двадцатом веке: замкнутые системы мышления, не способные развиваться; вселенские часы, однозначные во всем. Однако, хотелось бы иметь содержательную, развивающуюся, эволюционную вселенную, сохранив при этом за человеком свободу воли. Но тогда для возможности построения причинной ткани реальности необходимо допустить множественность причин и следствий событий. Минимальная возможность и есть креативная триада для любого события. В этом случае события образуют узлы сетки (в узле два входа один выход или два выхода один вход), по которой можно двигаться неоднозначно и приходить к одному и тому же результату разными путями. Это генерирует множество сценариев развития событий, плюрализм мнений и многообразие нашего мира, его неоднозначного будущего и, возможно, прошлого.
Бесконечная, однородная, триадная, событийная сеть является гексагоальной решеткой, именно такой вид имеют пчелиные соты. Конкретные сюжеты будут фрагментами-обрывками этой сети, сети – причинно-следственного континуума мироздания.
Именно такие когнитивные модели сегодня становятся языком социологии, лингвистики, психологии. Нейрокомпьютеры, клеточные автоматы, квантовая теория поля, также говорят на этом языке.
Последние сорок лет языком авангарда фундаментальной физики (квантовой теории поля), являются игрушечные правила-картинки – диаграммы Ричарда Фейнмана, предложенные им еще в 50-х годах. Удивительным образом любое элементарное событие в микромире (вершина) образовано парой фермионов и бозоном. Например, фермион + антифермион = бозон (процесс аннигиляции фермиона и антифермиона) или фермион + бозон = фермион (процесс поглощения бозона). Другими словами, треххвостый узел - еще одно представление креативной триады, ??? из которых затем собирается сложная диаграмма-сеть - сценарий сложного процесса взаимодействия многих частиц, сплетения их судеб, их гибели и рождения. Чем не драма в микромире?
Точно так же можно попытаться смоделировать и любое повествование, любую гуманитарную систему, развернуть её во времени средствами когнитивной графики, используя узлы-события. Простейший когнитивный граф – генеалогическое дерево любой семьи, которое есть лишь фрагмент сети человеческой популяции. Если набросать сюжет короткого рассказа или сказки, то разные сценарии с одним и тем же началом и концом истории дадут виртуальные сценарии-диаграммы, визуализируя виртуальные миры компьютерных игр и фантазий автора.
Может возникнуть вопрос, почему только сейчас наметились общие языковые средства науки и гуманитарного знания, та когнитивная революция, свидетелями которой мы становимся? Дело в том, что фундаментальная наука два века опиралась на идеалы приводимости, идеалы редукции к простейшим формам движения, на образы непрерывных, точных процедур решения динамических задач. Только в нашем столетии физики поняли безнадежность поиска решений сверхсложных квантовополевых задач (ни одна из реалистичных моделей так и не решена), но они разработали язык последовательных приближений к решению – теорию возмущений, в простейшей форме применявшуюся еще Ньютоном. Оказалось ее можно переложить на язык дискретных «событий» (приближенное решение + функция влияния = более точное приближенное решение задачи). Конечно, первый пример применения теории возмущений насчитывает около 2000 лет – это знаменитые эпициклы Птолемея. Диаграммный язык в физике, как, впрочем, и в гуманитарной сфере, возник из потребности описания очень сложных систем. Это еще одна причина, по которой гуманитарии отвергали классическую научную методологию – разный уровень сложности объектов исследования, что требовало и разных методов. Сегодня мы видим явное сближение позиций на почве моделирования в когнитивной графике.
Попробуем дать полустрогое определение компонентов триады (окончательно это сделать не удастся в силу большой символической, философской общности этих понятий).
Хаос – неоформленная инертная материя, материал, простейшие элементы конструирования, сокрытые потенциальные возможности и формы, страдательное пассивное начало (в мифологии женское начало – Инь), объект(предмет) действия, означаемое.
Теос(Логос) – целевое начало, закон, эйдос, стабильные архетипы, принципы, замыслы, намерения, неизменные в процессе рождения Космоса, способ действия, глагол (в мифологии активное мужское начало - Янь), субъект действия, означающее.
Космос – результат соединения-взаимодействия в акте становления Хаоса и Теоса – проявленная структура в феноменальном или ноуменальном мире, существующая по известным принципам временного развития (в мифологии принцип гармонии – Дао), результат действия.
В культуре, в математике, в конкретных научных дисциплинах трехчастные законы всегда можно интерпретировать в терминах креативной триады.
Обсудим базовое в математике понятие функции: f(x)=y.
1. Мы говорим «действует функция» (теос), тогда (функция f + аргумент x = значение функции y). Это прямая задача. Но есть и две обратные задачи.
2. Найти то, на что действовала функция, если она известна и известен результат ее действия, типичная экспериментальная ситуация, исключение функции влияния выбора или восстановление координат полезных ископаемых по косвенным измерениям. Теперь известными причинами выступают f и y.
3. Найти функцию f, если известны ее аргументы x и значения y. Это тривиальная задача, тождественная определению функции и ее графика.
Рис.3
Три варианта времеменной интерпритации причинно-следственного контекста событий
Данное свойство триады – множественность временных контекстов (здесь время направлено всегда в сторону одного из трех компонентов, в сторону результата), позволяет говорить о многомерном (трехмерном) времени интерпретации события. Встреча в одном узле трех понятий – это минимум три независимых контекста интерпретации события. (Рис.3)
Рассмотрим примеры из обыденной жизни. Триада производственная (средства + идеи = продукт), триада конструкторская (продукт + средства = идеи), триада маркетинга (идеи + продукт = средства). Такая же возможность одной диаграммы Фейнмана имеется и в физике, она описывает сразу несколько процессов. Поэтому элементарное событие не так уж элементарно, оно всегда подразумевает минимум три временных контекста (с учетом перестановок причин – шесть), и мы имеем к основному реализующемуся контексту возможные ассоциации параллельных, активизируя которые, человек может мыслить весьма неожиданно, парадоксально, ассоциативно-метафорически. Быть может, в этом и заключается искусство, правила разрушения стереотипов. На уровне графического языка событий сети - это означает просто выбор направления движения в узле; выбор одного из трех потоков времени, указывающих направление выхода из узла.
А если известна лишь одна компонента триады? Например, надо реконструировать событие по его результату – типичная задача расследования преступления, или задача реконструкции истории. Или, например, есть «голая» конструкторская идея, требующая воплощения. Все это недоопределенные задачи, здесь событие еще не состоялось, необходимо доопределить еще одну компоненту триады, т.е. предложить гипотезы. Выдвижением и проверкой гипотез, мысленными экспериментами и занимается любой следователь, историк, писатель, и вообще любой творческий человек. Возможно, так и создаются символы и ассоциативные поля. В этом, по-видимому, мы всегда будем превосходить самые умные компьютеры. В этих ситуациях можно говорить об одной линии, входящей в узел и двух выходящих, время как бы обращено и идет в обратном направлении.
Приведем еще несколько примеров из области физики.
Второй закон Ньютона – Сила (Теос), будучи приложенной к Телу (масса тела – инертное начало, Хаос), порождает проявленное пространственно-временное изменение состояния движения тела – Ускорение (результат действия, Космос). F / M =A
Два других временных контекста связаны с обратными задачами: F/А = М – определение неизвестной массы, например, элементарной частицы, попавшей в магнитное поле (так ее и определяют); МА=F – надо определить неизвестную силу, что можно сделать, наблюдая за ускорением данной массы.
А вот как звучал основной закон динамики в античной физике Аристотеля: Сила (Теос), будучи приложенной к Телу (сопротивление Среды движущемуся телу – инертное начало, Хаос), порождает проявленное пространственно-временное изменение состояния движения тела – Скорость (результат действия, Космос). F / g = V
Мы видим, что законы идентичны структурно, но не содержательно. В обоих случаях сила выступает причиной изменения абсолютного состояния движения тел, но у Аристотеля это состояние – покой, а у Ньютона – движение по инерции. Как мы сказали бы сегодня: Аристотель писал свой закон для незамкнутой диссипативной системы (не все силы отнесены к порождающей причине F, за кадром остались силы сопротивления среды), поэтому и абсолютное состояние движения у него – покой (в среде это так), и его закон, конечно, приближенный, асимптотический, но мы с детства верим именно в него, как в первичный чувственный опыт. Он же есть первое воплощение синергетической идеи аттракторов – целей развития системы; вспомним мощный телеологический мотив всей философии Аристотеля.
Вполне аналогично записываются и другие трехчастные законы: закон Ома U/R=1 (аналог закона Аристотеля для электрона в металле), закон идеального газа P/V~T, закон тяготения. При этом искусство решения задач тождественно умению работать с триадами законов во всех трех временных контекстах!
В XVIII веке это было модным увлечением просвещенной европейской аристократии, называемым сегодня социальным физикализмом, что и по сей день сохранено в метафорической культуре высказываний: люди тяготеют друг к другу и отталкиваются, кто-то инертен и тяжел на подъем, … Теперь мы понимаем, что дело не в физике (просто она первая формализовала законы), а в нашем способе мышления, строении языка; и простейшие законы могут быть только триадными.
А если не триадные законы? Например, уравнения Максвелла для электромагнитного поля; закон развития любой нелинейной системы или человеческих взаимопониманий и т.д. Однако наш разум сразу пасует перед такими задачами, и мы приближаем их описание сетью триадных событий типа диаграмм Фейнмана или отдаем компьютеру, который решает задачу, двигаясь шаг за шагом тоже по некоторой событийной сетке, без которой нет компьютерного алгоритма. Отметим, что сегодня в компьютерных моделях узлы сети могут иметь и большее число концов, как, например, в нейронной сети мозга (хотя любую произвольную сеть можно представить как комбинацию триадной сети). В гуманитарной сфере мы таким образом работаем с текстом – герменевтическая процедура возвращения к прочитанному, уточнение понимания подобны теории возмущений в физике. Так организованы и рефлексивные процессы мышления.
И последний пример из области квантовой физики. Фундаментальным постулатом квантовой теории является постулат наблюдаемости или измеримости любой физической величины. Как правило, микрообъект не имеет определенного значения наблюдаемой физической величины до процесса ее измерения (наблюдения), в момент акта измерения система выбирает (проектируется на) одну из своих компонентов-возможностей, отвечающих точному значению измеряемой величины. Оно имеет вполне макроскопическое числовое значение (например, показания стрелки прибора). Этот процесс называется процессом редукции волновой функции, и по сей день не подлежит детализации, вызывая у многих физиков полумистическое чувство недоумения. Пожалуй, это повсеместное явление, ежесекундно происходящее в биллионах химических реакций в любой клеточке живого, и есть самый яркий пример становления, в котором и состояния (волновые функции) и наблюдение (операторы) «живут» в абстрактном бесконечномерном гильбертовом пространстве и никак не проявлены, манифестируя свои свойства в макромире в процессах измерения через числовые характеристики среднего от наблюдения в данном квантовом состоянии системы.
Наблюдение (оператор) + состояние (волновая функция) = среднее значение (показание прибора).
Так идеально реализует античную креативную триаду квантовая теория.
Столь универсальный системный подход, позволяющий вычислять сущностный вид законов и связей не только триадного типа, развит сегодня в трудах научной школы Ю.И. Кулакова – так называемая «теория физических структур». При этом триадный язык служит основой простейших законов природы и мышления и, что не менее важно, позволяет создать ткань событий для приближенного описания более сложных законов. Эти структуры впервые интерпретированы в физике, но имеют более общий статус, как универсалии нашего мышления при рассмотрении отношений бесструктурных объектов. Фактически предлагается типология допустимых формулировок законов, инвариантов языка, что, вероятно, и объясняет «непостижимую эффективность математики» не только при описании природы. Далее мы не раз узнаем креативную триаду в эволюционных законах и принципах развития сложных систем.
