Универсум. Информация. Общество - Моисеев Никита Николаевич. Страница 10

В качестве другого примера, демонстрирующего возможность полного отсутствия памяти, можно назвать развитое турбулентное движение жидкости. По данному состоянию такой системы мы ничего не можем сказать о ее прошлом, о той системе вихрей, которая это состояние породила. В «реальности» все системы имеют ограниченную память. Так, например, американский метеоролог Эдвард Лоренц показал, что максимальная память метеоусловий (то есть погоды) – две недели. Последнее означает, что два совершенно разных состояния атмосферы через две недели могут породить одни и те же погодные условия. В подобной ситуации любой прогноз при всем современном развитии метеорологии оказывается достаточно условным, что каждый знает по собственному опыту.

6. Проблема «отбора»

Имея некоторый набор виртуальных, то есть мысленно возможных, состояний системы, процесс самоорганизации «отбирает» некоторые (или некоторый) из них.

Простейшими критериями отбора являются законы физики, благодаря которым происходит изменение состояния системы и ее элементов. Нарушить эти законы никаким материальным структурам не дано. Другими словами, из множества возможных (виртуальных) организационных структур материального мира, которые могли бы быть порождены изменчивостью, существовать могут лишь те, которые удовлетворяют законам физики или химии. Но последнее вовсе не означает, что в результате отбора выделяется некая единственная форма, способная к дальнейшему развитию. Отбор многолик и сохраняет многообразие, он лишь отсекает нежизнеспособные формы организации материи. Пример тому – разнообразие химических соединений, состоящих из одних и тех же элементов.

Среди критериев отбора, помимо законов физики и химии, играют большую роль факторы стабильности тех или иных рождающихся организационных структур. Вот здесь мне хотелось бы напомнить то, о чем говорилось в предыдущей главе. Любой изучаемый объект не существует сам по себе, он всегда является частью некоторой системы более высокого уровня. И эта «высшая система» накладывает определенные условия на функционирование элемента и его структуру. В этом явлении как раз и проявляются те системные законы, о которых я говорил выше. Система отбраковывает те варианты развития своих элементов, которые препятствуют ее собственному развитию или сохранению стабильности. Она резко суживает возможную сферу изменчивости. Одним из таких ограничителей является устойчивость элемента, его соответствия тем функциям, которые он выполняет как элемент системы.

Совокупность механизмов самоорганизации, охватываемых языком дарвиновской триады, мне хотелось бы назвать РЫНКОМ. Он предъявляет принципам отбора множество вариантов виртуальных форм организации материи. А принципы отбора, то есть законы и стабильность, в данный момент выбирают допустимые. Тем, что этот РЫНОК, который я пишу большими буквами, производит отбор на основе сиюминутных характеристик, он напоминает рынок, который изучали еще Смит и Рикардо. Их рынок является частным случаем РЫНКА, о котором идет речь в этом разделе.

7. Интерпретация Универсума как динамической системы

Язык дарвиновской триады при всем его расширении, конечно, не исчерпывает языка, необходимого для описания многообразия форм эволюции Универсума, даже если ограничиваться самыми простыми интерпретациями. Одним из возможных и весьма плодотворных направлений в расширении этого языка я полагаю (так это и оказывается «на самом деле»!) использование представления Универсума и его составляющих в качестве динамической системы (точнее, динамической самоорганизующейся системы). Я использую этот термин в том смысле, как его ввел Анри Пуанкаре. Он означает систему, состояния которой в любой момент времени могут быть зарегистрированы (фиксированы) и по определенным законам изменяются во времени. Другими словами, для которых имеет смысл использование понятия «траектория». Конечно, за то столетие, которое прошло со времен Пуанкаре, понято много нового, но главные реперы теории остались неизменными.

Итак, динамической системой я буду называть любую систему, изменяющуюся во времени. Как правило, это будут нелинейные системы, с нелинейными взаимодействиями и нелинейными законами развития.

Развитие любой динамической системы происходит в окрестности некоторого атрактора. Этим термином называют одну из возможных траекторий или состояний системы, около которых и происходит реальное развитие событий. Они как бы притягивают близкие из возможных (виртуальных) траекторий. Сложная нелинейная динамическая система может иметь множество атракторов. До недавних времен в качестве атракторов рассматривались отдельные, исключительные состояния (прежде всего, состояния равновесия). Однако недавно Эдвард Лоренц показал на конкретном примере существование «странных атракторов», которые представляют собой некоторое множество траекторий, даже для вполне детерминированных систем ведущих себя неотличимо от стохастических. Мне удобнее называть области притяжения атракторов каналами эволюции, чем они и являются в действительности, если использовать термин «эволюция». Эти области отделены друг от друга некоторыми энергетическими барьерами, которые мне удобно называть границами стабильности или границами атракторов.

В силу изменчивости системы происходит некоторое накопление возмущений, в результате которой система теряет стабильность. Но это не потеря устойчивости в ее классической, хорошо изученной для линейных систем форме, когда происходит экспоненциальное разбегание траекторий, а переход системы из одного канала эволюционного развития в другой. Такую потерю стабильности Пуанкаре назвал бифуркацией. В послевоенные годы Рене Том для описания подобного явления стал использовать термин «катастрофа». Я эти термины считаю равноправными.

Таким образом, развитие динамической системы происходит по следующей схеме. До поры до времени система эволюционирует по «дарвиновской схеме»: происходит медленное накопление новых особенностей. Но в какой-то момент ее «дарвиновское» развитие теряет устойчивость (или согласованность с развитием системы высшего уровня – нарушение условий коэволюции) и происходит переход в новый эволюционный канал. В этот переходной период роль памяти системы ослабевает, и определяющими оказываются стохастические факторы. Вот почему постбифуркационное состояние практически непредсказуемо.

Заметим, что первый пример подобного перехода был дан великим Эйлером еще в XVIII веке, когда он изучал колебание нагруженной колонны, о чем я еще буду рассказывать.

Итак, для описания логики развития в простейшей модели Универсума как системы неживой материи, оказался достаточным общий язык универсального эволюционизма и не потребовалось понятие «информация». Мы смогли ограничиться использованием лишь нескольких первопонятий и общими соображениями теории динамических систем.

Сделав этот важный шаг на пути расставания с простотой, перейдем к обсуждению следующего уровня сложности.

Глава 4

Универсум и жизнь

1. «Жизнь» – еще одно «первопонятие»

О том, что такое жизнь, написано множество работ, но ни в одной из них нет достаточно полного определения этого феномена.

Я уже упоминал имя Мамардашвили. В книге, посвященной тому, что такое философия, он отказался определять понятие «философия». Каждый, читая философский текст, способен выделить его среди текстов, посвященных обсуждению других вопросов. Такая же ситуация возникает и с понятием «жизнь». Я тоже не могу дать определение феномена жизни, и, как мне кажется, его удовлетворительного и достаточно полного определения просто не существует. Но в то же время мы всегда можем отличить живое от неживого. Более того, я думаю, что провести четкую грань отличия живого (возникшего в процессе эволюции неживой материи) от неживого – нельзя. Только отойдя достаточно далеко от некой мифической черты, мы способны утверждать, что нечто, нами изучаемое, является живым или неживым. Это утверждение не является эмпирическим обобщением. Оно суть некоторая гипотеза, которая основывается на предположении о том, что «жизнь» – это результат эволюции материи и что в процессе ее развития неизбежно должны были бы существовать промежуточные формы, неустойчивые, как и всякие промежуточные формы, и поэтому исчезнувшие в процессе эволюционного развития, не оставив каких-либо следов.