Междисциплинарные страсти

Для решения всех обрисованных проблем недостаточно усилий ин­женеров и математиков, политической воли, и продуманной страте­гии. Принципиальными становятся вопросы, что и как быстро люди готовы понять и принять, как изменится их восприятие мира и себя, какие смыслы и ценности можно и нужно сохранить, а от чего при­дется отказаться. Одним словом, все эти проблемы можно отнести к междисциплинарным.

Пожалуй, в полный рост проблема диалога двух культур, есте­ственнонаучной и гуманитарной, встала в нашем веке. Ученые, име­на которых дошли до современности из мрака веков, обычно были энциклопедистами. Авиценна был не только выдающимся врачом, но также блестящим богословом и юристом. Декарт не только пере­вел геометрию на язык алгебры и построил оригинальную философ­скую систему, но и вошел в историю физики и психологии. Автор "Начал натуральной философии" придавал огромное значение своей административно-финансовой деятельности, историческим штудиям и толкованию "Апокалипсиса".

За последние два с небольшим столетия естественные науки и ма­тематика сделали огромный скачок. Это очень любопытно просле­дить, перечитав гегелевскую "Энциклопедию философских наук". С одной стороны, глубокие и оригинальные суждения об эстетике, ре­лигии. С другой:"... атом на деле сам представляет собой мысль, и понимание материи, как состоящей из атомов, есть, следовательно, метафизическое ее понимание" (Гегель Г.В.Ф. Энциклопедия фило­софских наук. т. 1. М., 1974, с.240.) Великий философ не осознавал пределов своей парадигмы. Пути естественных и гуманитарных наук начали быстро расходиться. Физика, химия, математика стремитель­но двинулись по пути специализации. И уже со второй половины ве­ка "физик" (физика полупроводников, моря, земли, плазмы, Солнца, элементарных частиц и прочая, и прочая, и прочая) на физических факультетах стало так много, что коллеги сейчас часто весьма при­близительно представляют и математический аппарат, и эксперимен­тальные методики, используемые на соседней кафедре. А ведь еще в начале века Д.И. Менделеев, обсуждая университетское образова­ние, предлагал готовить специалистов по математике, физике, химии и биологии на одном факультете.

Уравнения Максвелла, опыты Герца, телевидение, лазеры, ком­пьютеры, "Интернет", "Только физика соль — остальное все ноль". Сожаление писателя и исследователя Чарльза Сноу о неприятии фи­зиками, "живущими будущим", гуманитарных традиций, связанных с осмыслением истории, культуры, субъективного мира, с прошлым.

И, конечно, реакция на естественнонаучную самоуверенность — Ницше, Ясперс, Сартр и еще десятки блестящих умов, задавшихся целью очертить пределы, границы сферы рационального постиже­ния мира, отбросить результаты поколений исследователей, как не имеющие отношения к существу дела.

И вот на пороге третьего тысячелетия мы вновь оказываемся в классической ситуации греческого мифа — сфинкс вопрошает Эди­па, предлагая очень высокие ставки. Опять, как в мифе, выясняет­ся, что самые важные загадки в ходе предшествующих исследований остались без должного внимания. Естественные науки, а с ними и компьютерное моделирование, разбирались, как устроена природа и как поставить на полку новый товар в огромном "универсаме" техни­ческого прогресса. Но сделает ли все это жизнь одних людей счаст­ливой, а других хотя бы терпимой? Про это их не спрашивали, а значит, и отвечать на такие вопросы не научили.

С другой стороны, "лирики" (политики, экономисты, литераторы, идеологи и т.д.), о которых с добродушной усмешкой пели в шестидесятых годах "физики", оказались огромной силой. После горьких уроков, преподанных в девяностые годы, вероятно, не надо убеждать, что социальные реформаторы, вооруженные превосходными теория­ми, способны за короткий срок отбросить одни народы на десятиле­тия назад, другие — в средневековье. Путь, вымощенный "общечело­веческими ценностями", "идеологией открытого общества" и прочими благими намерениями, поразительно быстро привел многих в ад. И снова "хотели как лучше, а получилось как всегда", "альтернативы нет...". Вера вместо знания, мифы вместо расчетов, сумерки вместо света. I

Конец века стал эпохой горького отрезвления "физиков" — ни ракеты, ни ядерные реакторы, ни суперкомпьютеры, ни миллионы новых товаров, выброшенных на рынок, оказались не в состоянии дать не только спокойствие, гармонию, надежду на светлое "завтра", но и просто обеспечить сытое и безопасное "сегодня".

Фраза булгаковского профессора про то, что разруха не на улицах, а в головах, воспринимавшаяся как эксцентричная реплика, брошен­ная в раздражении, сейчас, в эпоху медиумов, экстрасенсов и "спа­сителей отечества" читается совсем по-другому.

Вот свидетельство В.В. Розанова об октябре 1917 г.:"Русь слиня­ла в два дня. Самое большое — в три... Поразительно, что она разом рассыпалась вся, до подробностей, до частностей... Не оста­лось Царства, не осталось Церкви, не осталось войска и не осталось рабочего класса". Главную причину русский философ видит в отсут­ствии самоуважения у огромной части населения России. Эти люди не были готовы к медленному эволюционному совершенствованию системы, да и не видели особого проку в ней самой. Очень немногие были "против", но почти никого не было "за". Не правда ли, пора­зительная аналогия с августом 1991 г.? В.В. Розанов видел одну из важнейших причин массового равнодушия к собственной судьбе не в экономике, не в бездарном политическом руководстве. Он полагал, что главное — внутренняя психологическая шкала ценностей, сло­жившаяся под влиянием великой русской литературы. Последняя в своих лучших произведениях отрицала систему, существовавший уклад как целое.

К сожалению, в конце нашего века междисциплинарный синтез, направленный на выработку новых императивов развития, техноло­гий выживания, идеологии XXI в., стал не игрой ума, не академи­ческой программой, родившейся в кабинетной тиши, а насущной не­обходимостью. "Физики" и "лирики" по отдельности не выдержали экзамена в XX веке. В следующем веке его придется сдавать вместе.

Мудрецы должны договориться, увидеть альтернативы и предло­жить приемлемые решения, сказав, какую цену придется заплатить за каждое из них. Иначе у Эдипа не останется никаких шансов.

В поисках общих смыслов, общих целей, общего языка ведутся широким фронтом научные исследования, издаются журналы и кни­ги, проводятся конференции. Поскольку задачи, затронутые в этой книге, также относятся к междисциплинарным проблемам, обратим внимание на несколько мифов и "подводных камней", существующих в этой области. Это тем более необходимо, поскольку сам жанр ста­новится все более модным.

Миф о панацее или философском камне. С этой аберрацией массового сознания ученые столкнулись в 60-х годах в ходе стано­вления кибернетики — междисциплинарного подхода, существенно опирающегося на результаты точных наук и ставящего перед есте­ственнонаучными дисциплинами новые проблемы. Несмотря на все усилия создателей кибернетики и их последователей, направленные на то, чтобы придать своим работам и идеям конкретность и очер­тить сферу их применения, журналисты, методологи, интерпретато­ры настойчиво объясняли, что наконец-то найдено лекарство от всех болезней. Когда от каких-то недугов лекарство не помогало, то воз­никало множество обид и разочарований. В СССР плодом эйфории и последующих сожалений была программа создания общегосудар­ственной автоматизированной системы и массового внедрения авто­матизированных систем управления в отрасли и организации, кото­рые к этому готовы не были. Средства подменяли цели. То же самое происходит сейчас с синергетикой и нелинейной динамикой. Одно­му из авторов доводилось объяснять, что, к сожалению аудитории, синергетика не обязана заменить диалектику или "давать главный принцип эзотерического знания", что перспективы "синергетики сек­са" тоже не хороши.

Миф о куче песка. Один из греческих философов оставил нам парадокс. Несколько песчинок — еще не куча, десяток — тоже не куча, а миллион — куча. Существует ли грань, за которой из множе­ства песчинок возникает куча? Как быть в конкретном случае кучи песка, нелинейная динамика в последнее десятилетие активно вы­ясняет в теории самоорганизованной критичности. Однако история науки убеждает, что такой механистический подход к "куче песка" в большинстве случаев неприменим. Из кучи добротных серьезных работ совсем не обязательно должно родиться новое интересное на­правление или научная дисциплина. Более того, ряд глубоких мы­слей, неожиданных экспериментов имеет больше шансов затеряться в шумном информационном потоке.

С этим в полной мере столкнулись специалисты по охране, мо­ниторингу, прогнозированию состояния окружающей среды. Тер­мин экология", введений Ю. Одумом, имел совершенно конкретный смысл. Он стал популярным благодаря тревожным прогнозам анали­тиков Римского клуба и других исследователей, а также опасениям жителей многих стран. И вот теперь только ленивый не занимает­ся "экологией". Под нее подходит все — от "экологии культуры" до элементарной техники безопасности. Конечно, это очень мешает при анализе конкретных задач и крупных научных программ. Часто при таких обсуждениях сочувствуешь и вспоминаешь старую англий­скую песенку в переводе С.Я. Маршака:"И вся королевская конница, и вся королевская рать не могут Шалтая, Шалтая-Болтая, Болтая-Шалтая собрать".

От ряда конференций по синергетике сейчас остается такое же впечатление. Употребление красивых терминов или магических фор­мул не гарантирует, что доклад имеет к ней какое-то отношение. По­сле того, как авторам этих строк в прошлом году довелось услышать, что "Бах офракталивал свои произведения" и что "синергетику на­до внедрять в культуру и культуру в синергетику", стало ясно — для синергетики опасность "растворения" и утраты смыслов вполне реальна.

Миф о любви к мудрости. В кружке Н. Винера, где рождались идеи кибернетики, были популярны философские идеи А. Бергсона. Создателей квантовой механики вдохновляли образы Платона, а спе­циалисты по синергетике часто цитируют мудрецов Востока. Это делает честь эрудиции великих, однако остается их субъек­тивным видением мира — ни кибернетика, ни квантовая механика, ни синергетика не являются, собственно, философскими теориями или подходами. Их философские интерпретации могут быть интересны и даже полезны. Однако важно отделять конкретные результаты от их осмысления. Интерпретации не должны подменять сути дела, а любовь к мудрости — ее самое.

К сожалению, в ходе междисциплинарных исследований это про­исходит на каждом шагу. Разумеется, результаты нелинейной дина­мики, касающиеся принципиальных ограничений в области прогноза, весьма существенно меняют мировоззрение и картину мира. Когда компьютерные модели показывают, что крупномасштабный ядерный конфликт чреват «ядерной зимой», а падение большого метеорита может закончить эру млекопитающих, что равновесие в биосфере на­рушено необратимо, на собственное бытие начинаешь смотреть ина­че. Однако анализ этих изменений в большой степени остается де­лом профессионалов — философов, психологов, социологов. Размы­шления И. Пригожина о развитии естествознания, концепция уни­версального эволюционизма, выдвинутая Н.Н. Моисеевым, которые опираются на результаты конкретных исследований, не должны со­здавать обманчивого ощущения легкости и простоты философского анализа созданной научной картины мира.

Иначе будет происходить то, что мы уже один раз проходили. До­статочно зайти в библиотеку и просмотреть многочисленные работы по социологии, философии, экономике, истории. Огромное место в них вплоть до последнего времени занимает обсуждение философско-методологических проблем в ущерб конкретным исследованиям. Это, например, позволило "не заметить" научному сообществу превраще­ние значительной части экономики из гуманитарной науки в точную. Монетаризм, марксизм или кейнсианство при анализе конкретной ситуации следует выбирать не потому, что они "методологически и идеологически верны", или потому, что "их использует все цивили­зованное человечество", или потому, что они "наши". Критерием должно быть соответствие допущений теории реальному положению дел, которое анализируется, и ее предсказательные возможнрсти.

Синергетика представляется нам не догмой и даже не руковод­ством к действию, а способом взглянуть на проблему, который иногда оказывается полезен по существу. Хотя, конечно, форму, моду и обаяние тех людей, которые занимаются синергетикой, нельзя сбра­сывать со счетов.

От общего к частному. Развитие междисциплинарных подхо­дов, как оказалось, очень близко по форме и существу к преподава­нию или научной популяризации. В обоих случаях приходится осмы­сливать пройденный исследователями путь, выделять в нем ключе­вые идеи и результаты, наиболее важные "для непосвященных", а также безжалостно выбрасывать многочисленные подробности, "до­рогие сердцу авторов". На этом пути могут возникнуть неожиданные обобщения и новое видение решаемых проблем.

Хрестоматийным примером в истории науки стало создание пе­риодической системы элементов в ходе работы над курсом лекций по химии. Принципиальные для биофизики идеи были высказаны Э. Шредингером в научно-популярной брошюре " Что такое жизнь с точки зрения физика". Возникновение и развитие кибернетики, си­нергетики, теории фракталов во многом обязано не только конкретным научным результатам, но и размышлениям над методологиче­скими проблемами науки и публицистическому таланту Н. Винера, И. Пригожина, Г. Хакена, Б. Мандельброта и других ученых, для которых оказались тесны узкие "цеховые" рамки.

Дело в том, что при упрощении теории, концепции, парадигмы мы можем не только потерять, но и обрести. Обрести возможность услышать мнение коллег, работающих в смежных областях, осознать контекст, в котором имеет смысл то или иное направление исследо­ваний.

Мы решили не только констатировать это обстоятельство, но и воспользоваться им, памятуя предыдущий опыт общения с психо­логами и социологами, государственными деятелями и студентами, биологами и философами, а также представителями доброго десятка других "научных конфессий".

Каждая глава начинается с предельно простого и ясного изложе­ния развиваемой авторами концепции. В этом научно-популярном изложении мы стремились избегать каких-либо формул, деталей и частностей. Многочисленные лекции, телевизионные передачи, ста­тьи в журналах "Знание — сила", "Вопросы философии", "Обще­ственные науки и современность", в различных сборниках убедили вас, что этот стиль доступен и привлекателен для весьма широкой аудитории. В конце последних трех глав приводятся данные, вы­кладки, результаты расчетов, позволяющие читателям, владеющим математическим аппаратом, оценить убедительность и достоверность тех или иных подходов, аргументов, концепций.

Материал размещен по главам таким образом, что от главы к главе обсуждаемые проблемы становятся все более конкретными, а соответствующие математические модели более наглядными.

Большую роль в выработке излагаемых в этой книге подходов сы­грали наши оппоненты, коллеги и ученики. Критика последних бы­ла особенно глубокой и полезной, поскольку, по их мнению, авторам следовало бы заниматься более традиционными и привычными для специалистов в области физики или математического моделирования задачами.

Первая глава этой книги показывает, насколько глубоко меняет нелинейная динамика естественнонаучную парадигму, взгляд на слу­чайность и детерминизм, на хаос и порядок, на возможность прогноза поведения сложных систем. Она заставляет пересмотреть подход к таким, казавшимся незыблемым понятиям, как длина, площадь, объ­ем, процедуры измерения и сравнения теории с экспериментом. Все это не может не сказаться на мировоззрении, на отношении челове­ка к себе и к обществу. Математическое моделирование приобретает черты своеобразной натурфилософии компьютерной эры. В анализе авторами этих проблем существенную роль сыграли исследования, проводившиеся совместно с Б.Н. Князевой и В.А. Белавиным.

Вторая глава представляет собой попытку осознать принципиаль­ные трудности, возникающие при компьютерном моделировании со­циальных процессов, меняющих траекторию развития государств, эт­носов или цивилизации в целом. Этот круг задач возник в связи с тем, что ряд стратегических решений, принимаемых в современном мире, быстрое изменение технологий и ценностей ведут к принципи­альным переменам на исторических временных масштабах. Анализ исторических событий выступает как своеобразный полигон, позво­ляющий отработать различные методы анализа, компьютерного моделирования, способов прогнозирования. На наш взгляд, человечество находится сейчас в слишком сложной ситуации, чтобы позволить себе роскошь ничему не учиться у истории. В ходе этой работы возникла концепция исторической механики и был введен новый класс математических моделей — динамические системы с джокерами. Возможно, последние окажутся полезны в теории риска, описывающей и предсказывающей природные и техногенные катастрофы в математической психологии и некоторых других областях. Важную роль в выработке обсуждаемой концепции сыграл наш коллега— А.Б. Потапов.

В третьей главе рассматривается круг задач, связанный с компьютерным моделированием и прогнозом развития высшей школь России. Рассуждения о том, что без образования и науки у нашей страны нет будущего, стали общим местом. Однако путь от такого взгляда к конкретным стратегическим и управленческим решениям оказывается долгим и непростым. По мнению известного психолога изаместителя министра образования России В.Д. Шадрикова, которое мы всецело разделяем, он должен проходить через математический анализ конкретной ситуации, построение и исследование компьютер­ных моделей, прогноз развития системы в случае различных вариан­тов управляющих воздействий.

Из этой большой работы, начатой в 1994 г., в книгу вошли не­сколько новых моделей. Они, с одной стороны, могут оказаться по­лезными при оценке будущих проектов в сфере образования, с другой — по-новому взглянуть на ряд процессов, развивающихся в высшей школе.

Обратим внимание читателя на два обстоятельства, связанные с моделированием такого сорта. Условно их можно назвать выделени­ем части из целого и "презумпцией оптимизма". Сильной стороной точных и естественных наук, как стало ясно со времен Френсиса Бэ­кона, является возможность выделить из огромного множества явле­ний и процессов небольшой круг, точно поставить вопрос и, пользуясь рядом процедур, получить конкретный ответ. При моделировании со­циальных систем способ выделения части из целого сейчас является гораздо менее очевидным, чем в физике, химии и биологии. Одна­ко описанный вариант выделения ведущих переменных (параметров порядка) и построения системы моделей может оказаться интерес­ным и полезным не только читателям и исследователям, которые его примут, но и тем, кто будет искать убедительные альтернативы.

Выводы и оценки этой главы могут показаться читателю слиш­ком оптимистичными. И это вполне объяснимо. Действительно, в течение последнего десятилетия в России произошла катастрофа ми­рового масштаба.

Анализ происшедшего с позиций мировой динамики, глобального развития не является целью этой работы. Такое исследование пред­принято, к примеру, в книге Н.Н. Моисеева "Агония России", или в ряде публикаций журнала "Россия, XXI век". Задача, рассматрива­емая в этой главе, гораздо скромнее. При анализе крупного техниче­ского или научно-технического проекта обычно рассматривается наи­лучший, наиболее благоприятный вариант. Если он и в этом случае оказывается неэффективным, то от него следует отказаться. Если приведенное исследование показывает, что он удовлетворителен, то может быть оправдан учет усложняющих факторов или переход к более детальному описанию. Поэтому на первом этапе большинства проектов, программ, реформ специалистам по моделированию разум­но быть оптимистами. К сожалению, неприемлемость большинства реформ, предлагавшихся в последние годы российской высшей школе международными банками и другими организациями, становилась ясна уже на этой «оптимистичной» стадии анализа.

Исследования, результаты которых обсуждаются в этой главе, проводились совместно с С.А. Кащенко, А.Б. Потаповым, Н.А. Митиным, Т.С. Ахромеевой, М.С. Шакаевой, Т.А. Палеевой.

Одной из основных причин, сдерживающих содержательное ис­пользование компьютерного моделирования, является несоответствие или недостоверность данных, характеризующих изучаемый объект. В случае, когда такие данные имеются, их анализ с позиций нели­нейной динамики может привести к парадоксальным выводам, ме­няющим привычные стереотипы. Одна из таких задач, связанная с законом роста народонаселения, рассмотрена в четвертой главе кни­ги.

Из всех глобальных проблем рост народонаселения мира предста­вляется ведущей. Рост численности населения выражает суммарный результат всей экономической, социальной и культурной деятельно­сти, составляющей историю человечества. Данные демографии в ко­личественной форме описывают этот процесс в прошлом и настоя­щем, и поэтому представляется существенным как понять и описать закономерности этого развития, так и дать прогноз на предвидимое будущее.

Для этого оказалось возможным на основе системного подхода и синергетики предложить математическую модель для феноменологи­ческого описания мирового демографического процесса. В предполо­жении автомодельности это позволяет описать развитие человечества на протяжении практически всей длительности нашей истории, по­лагая на основном этапе скорость роста пропорциональной квадрату числа людей, дать оценки времени начала развития ~ 4,4 млн. лет тому назад и числа людей, когда-либо живших, ~ 100 млрд. В рамках модели описываются также крупные периоды, выделенные историей и антропологией циклы социально-экономических и технологических этапов роста.

Главной особенностью современного периода стала демографиче­ская революция — переход от роста к стабилизации населения Земли в обозримом будущем на уровне ~ 14 млрд. Такое глубокое изме­нение парадигмы роста сопровождается существенным изменением возрастного профиля населения, превращением, которого не было за всю историю человечества и которое определяет многие проблемы переживаемого времени.

Развитие количественной нелинейной теории роста населения Зе­мли представляет интерес для антропологии и демографии, истории и социологии, для популяционной генетики и эпидемиологии, для анализа проблемы происхождения и эволюции человека, а также да­ет основание сделать некоторые качественные выводы о стабильности этого развития и значении глобального процесса для судеб России.

В развитии демографической части данной работы большое значе­ние имели семинары и курсы лекций, которые читались в разное вре­мя в Кембриджском университете, Московском физико-техническом институте, Европейском центре ядерных исследований, Московском государственном университете и Массачусетском технологическом институте.

В настоящее время в обсуждаемых в последней главе ис-

ГЛАВА 1 СИНЕРГЕТИКА И ИЗМЕНЕНИЕ ВЗГЛЯДА НА МИР

§1. Нелинейная динамика и двор Хаоса Утрата иллюзий

Хотя об этом и не принято говорить вслух, мы все знаем, что, с общечеловеческой точки зрения, цели нашей науки намного скромнее, чем, например, древнегреческой науки, и что наша наука с большим успе­хом увеличивает нашу мощь, чем наделя­ет нас знаниями, представляющими чисто человеческий интерес.

Е. Вианер

Начиная с древних времен возможность предсказывать восприни­малась как удел мудрецов и одна из основных целей развития науки. Предсказание жрецами солнечных и лунных затмений считалось чу­дом. Плутарх, излагая биографии героев Греции и Рима, полагал, что, оглянувшись в прошлое, можно понять будущее отдельных лю­дей, государств, народов. Однако построение алгоритмов прогноза он оставлял проницательному уму своих читателей.

Ситуация кардинально изменилась после математической фор­мулировки законов природы. Оказалось, что движение небесных тел можно рассчитывать, решая дифференциальные уравнения. Эти уравнения могут быть достаточно сложны. Их решение и исследо­вание могут потребовать много усилий, изобретательности, создания совершенно новых математических инструментов. Но в принципе это всегда можно сделать. Эта захватывающая идея на много лет увле­кла ученых. Возникла большая область исследований, где можно рассчитывать на научный прогноз. В ней, казалось, единственным препятствием являются чисто математические сложности, которые со временем будут преодолены.

Блестящий французский математик Пьер Симон Лаплас, кото­рый внес большой вклад в преодоление этих сложностей, полагал, что главная задача современной и будущей науки состоит в получе­нии следствий из законов Ньютона. Сколько веры в неограниченные возможности разума и рациональное начало в его ответе Наполеону. На вопрос императора, почему в его системе мира нет места Богу, математик с гордостью ответил:"Я не нуждаюсь в этой гипотезе".

Дальнейшее развитие науки обычно характеризуют как цепь три­умфов, каждый из которых расширял наши возможности, повышал точность описания различных явлений, а с ней и возможности что-либо предсказывать.

Но не менее оправданным представляется и диаметрально проти­воположный взгляд. Большинство фундаментальных теорий, изме­нивших стандарты научных исследований (меняющих парадигму, по выражению историка науки Т. Куна), связано с осознанием все но­вых и новых ограничений. И прежде всего с ответом на вопрос, чего нельзя сделать, какие цели мы, в принципе, не можем ставить перед научным исследованием.

В самом деле, заменив знак у временной переменной в уравнени­ях Ньютона, мы не изменим самих уравнений. Пленку, на которой