Мир является материальным. Он состоит из различных предметов и процессов, которые превращаются друг в друга, возникают и исчезают, отражаются в сознании, существуя независимо от него. Ни один из этих предметов, взятый сам по себе, не может быть отождествлен с материей, но все их многообразие, включая их связи, составляет материальную действительность. В домарксовском материализме материя часто понимается как нечто существующее наряду с вещами, как некоторая телесность, праматерия, из которой возникают и в которую исчезают конкретные вещи. Диалектический материализм развивает иное представление о субстанциональности материи, рассматривая ее как бесконечно развивающееся многообразие единого материального мира. С этой точки зрения материя существует только в многообразии конкретных объектов, через них, а не наряду с ними. Категория материи является фундаментальным философским понятием. Диалектико-материалистическое определение этого понятия было дано Лениным в книге «Материализм и эмпириокритицизм»: «Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них». В этом определении выделено два основных признака:
• материя существует независимо от сознания;
• она копируется, фотографируется, отображается ощущениями.
Первая характеристика означает признание первичности материи по отношению к сознанию, вторая - признание принципиальной познаваемости материального мира. Таким образом, определение материи предстает как сжатая, свернутая формулировка материалистического решения основного вопроса философии. Словом, оно сразу позволяет провести разграничительные линии между материализмом, с одной стороны, и идеализмом и агностицизмом - с другой. Вместе с тем ленинское определение материи заключает в себе и такое содержание, которое отличает диалектическое понимание мира от метафизического. В этом определении отсутствуют ссылки на конкретные свойства и виды материи, нет перечисления каких-либо ее конкретных характеристик. В традиции материализма были и другие определения. Например, многие материалисты 18-19 в. определили материю как совокупность неделимых корпускул (атомов), из которых построен мир. Но Ленин дает совершенно иное определение материи. На каждом этапе познания и практики человек осваивает только некоторые фрагменты и аспекты неисчерпаемого в своем многообразии мира. Поэтому бессмысленно определять материю через перечисление ее известных видов и форм, если учесть, что последующее развитие познания и практики будет приводить к открытию новых, неизвестных ранее свойств, видов и форм материи. Несостоятельны также попытки определить материю, рассматривая некоторые ее виды в качестве своеобразных "первокирпичиков" мироздания. Здесь заранее предполагается, что такие "первокирпичики" вечны, неизменны и не возникают ни из каких других объектов (если же они возникают из какого-то предшествующего состояния материи, то тогда они уже не могут рассматриваться в качестве последнего основания материального мира). Таким образом, остается только один способ определить материю - выделить такой предельно общий признак, который характеризует любые виды материи независимо от того, познаны они уже или еще только будут познаны в будущем. Таким общим признаком является свойство "быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания". Определяя материю посредством этого признака, диалектический материализм неявно предполагает бесконечное развитие материи и ее неисчерпаемость. В основе современного научного представления о строении материи лежит идея ее сложной системной организации. Любой объект материального мира может быть рассмотрен в качестве системы, то есть особой целостности, которая характеризуется наличием элементов и связей между ними. Например, макротело можно рассматривать как определенную организацию молекул. Любая молекула тоже является системой, которая состоит из атомов и определенных связи между ними. Атом также представляет собой системное целое - состоит из ядра и электронных оболочек, расположенных на определенных расстояниях от ядра. Ядро каждого атома, в свою очередь, имеет внутреннюю структуру. Материальные системы всегда взаимодействуют с внешним окружением. Некоторые свойства, отношения и связи элементов в этом взаимодействии меняются, но основные связи могут сохраняться, и это является условием существования системы как целого. Сохраняющиеся связи выступают как устойчивые связи, не изменяющиеся при вариациях системы. Эти устойчивые связи и отношения между элементами системы и образуют ее структуру. Система - это элементы и их структура. Любой объект материального мира уникален и нетождественен другому. Наличие общих признаков организации позволяет объединить различные объекты в классы материальных систем. Эти классы часто называют уровнями организации материи или видами материи. Все виды материи связаны между собой генетически, то есть каждый из них развивается из другого.
Общая диалектическая идея саморазвития материального мира получала свою эмпирическую и теоретическую конкретизацию постепенно. Причем «сверху вниз»: от высших форм движения материи — к низшим. Сначала тенденцию самопроизвольного нарастания сложности и порядка обнаружили в обществе (просветители, Гегель, Маркс), затем ту же закономерность зафиксировали в живой природе (Ламарк, Дарвин). И только в XX в. ту же способность признали и за всем остальным материальным миром, начиная с элементарных частиц и заканчивая Метагалактикой, или Вселенной в целом.
В классической науке и недиалектической философии вплоть до середины XX в. господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию. Ну кто же не знает, что вода всегда течет под уклон, а любая предоставленная самой себе материальная вещь неизбежно разрушается? Теоретический базис под эти «здравомыслящие» соображения подвела классическая термодинамика — наука о взаимопревращениях различных видов энергии. Ею было установлено, что во взаимопереходах одних видов энергии в другие существует выделенная самой природой направленность. И легче всего различные виды энергии переходят в самую простую ее форму — тепловую. Теплота же, как известно, может «перетекать» только в одну сторону — от горячего тела к холодному, стремясь к состоянию термодинамического равновесия.
Знаменитое второе начало термодинамики гласит: при самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает. Энтропия — это мера беспорядка системы. Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц. Это — наиболее простое и одновременно наиболее вероятное состояние системы, или состояние термодинамического равновесия, при котором движение частиц хаотично. Максимум энтропии означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно полному хаосу.
Но если возрастание энтропии — фундаментальный закон природы, и, следовательно, материальный мир может эволюционировать только к хаосу, то как же наша Вселенная смогла возникнуть и сорганизоваться до ее нынешнего упорядоченного состояния? И если этот закон столь фундаментален, почему же ему не подчиняется живая природа, демонстри-рующая стремление прочь от термодинамического равновесия и хаоса, т.е. непрерывный рост сложности и организованности своих структур (уменьшение энтропии)?
Частично ответ на эти вопросы заключается в том, что второе начало термодинамики действительно только для закрытых систем, которые не обмениваются веществом или энергией с внешней средой. Но живые организмы — системы открытые, существующие за счет обмена веществ. Поэтому уменьшение в них энтропии (при формировании организма, например) компенсируется ее увеличением во внешней среде.
Американский физик С. Хоукинг проделал любопытный подсчет. Если мы запомнили каждое слово в книге из двухсот страниц, то наша память записала около двух миллионов единиц информации. Именно на столько единиц увеличился порядок в нашем мозгу (уменьшилась энтропия). Но за время чтения книги мы переработали не менее 1000 ккал упорядоченной энергии в виде пищи в неупорядоченную в виде рассеянного в атмосфере тепла. Эта распыленная тепловая энергия увеличила беспорядок во Вселенной в 1020 раз больше, чем увеличился порядок в нашем мозгу. Таким образом, уменьшение энтропии в маленьком фрагменте материального мира дает существенный ее рост для более широкой системы, и второе начало термодинамики в целом не страдает.
А как быть со Вселенной в целом? Ей-то где увеличивать беспорядок, чтобы образовать свои разномасштабные структуры? Современная наука полагает, что такой внешней средой для нашей Вселенной является вакуум, нарушение упорядоченных структур которого и привело когда-то к ее возникновению.
Таким образом был обойден запрет на возрастание порядка для обширного класса систем. Стало ясно, что материальные объекты в принципе способны осуществлять работу против термодинамического равновесия, самоорганизовываться и самоусложняться. Но объявить эту способность законом, т.е. всеобщей характеристикой материального мира, решилась только синергетика — наука о самоорганизации систем. Это междисциплинарное научное направление, разработка которого началась несколько десятилетий назад (И. Пригожий, Г. Хакен), претендует на роль новой научной парадигмы.
Принципы синергетики
Один из ее основателей, немецкий исследователь Герман Хакен (р. 1927), пытаясь объяснить широкой публике суть синергетических построений, изложил их так:
1. Исследуемые системы состоят из нескольких или многих одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.
2. Эти системы являются нелинейными.
3. При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия.
4. Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.
5. Системы могут стать нестабильными.
6. Происходят качественные изменения.
7. В этих системах обнаруживаются эмерджентные новые качества.
8.Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры.
9. Структуры могут быть упорядоченными или хаотическими.
10. Во многих случаях возможна математизация.
Говоря в более общем плане, производимые синергетикой мировоззренческие сдвиги можно выразить следующим образом:
• процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной по меньшей мере равновозможны;
• процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются.
Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, с помощью которого осуществляется самоорганизация как в живой, так и в неживой природе.
Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более сложным и упорядоченным формам организации.
Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те, которые удовлетворяют по меньшей мере двум условиям:
• они должны быть открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой;
• они должны также быть существенно неравновесными, т.е. находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.
Но именно такими являются большинство известных нам систем. Изолированные системы классической термодинамики — это определенная идеализация, в реальности такие системы — исключение, а не правило.
Итак, синергетика утверждает, что развитие открытых и сильно неравновесных систем протекает путем нарастающей сложности и упорядоченности. В цикле развития такой системы наблюдаются две фазы:
1) период плавного эволюционного развития с хорошо предсказуемыми линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию,
2) выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.
Описанный процесс сильно напоминает механизм действия диалектического закона перехода количественных изменений в качественные. Однако в синергетических представлениях об этом механизме есть важная отличительная особенность: переход системы в новое устойчивое состояние неоднозначен. Достигшая критических параметров система из состояния сильной неустойчивости как бы «сваливается» в одно из многих возможных новых для нее устойчивых состояний. В этой точке (ее называют точкой бифуркации) эволюционный путь системы как бы разветвляется, и какая именно ветвь развития будет выбрана, решает случай! Но после того, как «выбор сделан» и система перешла в качественно новое устойчивое состояние, назад возврата нет. Процесс этот необратим. А отсюда, между прочим, следует, что развитие таких систем имеет принципиально непредсказуемый характер. Можно просчитать варианты ветвления путей эволюции системы, но какой именно из них будет выбран случаем — однозначно спрогнозировать нельзя.
Самый популярный и наглядный пример образования структур нарастающей сложности — хорошо изученное в гидродинамике явление, названное ячейками Бенара. При подогреве жидкости, находящейся в сосуде круглой или прямоугольной формы, между нижним и верхним ее слоями возникает некоторая разность (градиент) температур. Если градиент мал, то перенос тепла происходит на микроскопическом уровне и никакого макроскопического движения не происходит. Однако при достижении им некоторого критического значения в жидкости внезапно (скачком) возникает макроскопическое движение, образующее четко выраженные структуры в виде цилиндрических ячеек. Сверху такая макроупорядоченность выглядит как устойчивая ячеистая структура, похожая на пчелиные соты.
Это хорошо знакомое всем явление с позиций статистической механики совершенно невероятно. Ведь оно свидетельствует о том, что в момент образования ячеек Бенара миллиарды молекул жидкости как по команде начинают вести себя скоординированно, согласованно, хотя до этого пребывали в совершенно хаотическом движении. Создается впечатление, что каждая молекула «знает», что делают все остальные, и желает двигаться в общем строю. (Само слово «синергетика», кстати, как раз и означает «совместное дейст-вие».) Классические статистические законы здесь явно не работают, это явление иного порядка. Ведь даже если такая «правильная» и устойчиво «кооперативная» структура и образовалась бы случайно, что почти невероятно, то она тут же распалась бы. Но она не распадается при поддержании соответствующих условий (приток энергии извне), а устойчиво сохраняется. Значит, возникновение таких структур нарастающей сложности — не случайность, а закономерность.
Поиск аналогичных процессов самоорганизации в других классах открытых неравновесных систем вроде бы обещает быть успешным: механизм действия лазера, рост кристаллов, химические часы (реакция Белоусова — Жаботинского), формирование живого организма, динамика популяций, рыночная экономика, наконец, в которой хаотичные действия миллионов свободных индивидов приводят к образованию устойчивых и сложных макроструктур, все это примеры самоорганизации систем самой различной природы.
Синергетическая интерпретация такого рода явлений открывает новые возможности и направления их изучения. В обобщенном виде новизну синергетического подхода можно выразить следующими позициями:
1) хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен; развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность). Порядок и хаос не исключают, а дополняют друг друга: порядок возникает из хаоса;
2) линейный характер эволюции сложных систем, к которому привыкла классическая наука, не правило, а скорее исключение; развитие большинства таких систем носит нелинейный характер. А это значит, что для сложных систем всегда существует несколько возможных путей эволюции;
3) развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких разрешенных возможностей дальнейшей эволюции в точках бифуркации. Значит, случайность — не досадное недоразумение, она встроена в механизм эволюции. А еще это значит, что нынешний путь эволюции системы может быть и.не лучше отвергнутых случайным выбором.
Такое видение процессов развития сложных систем является крупным научным достижением последней трети XX века. Оно существенно конкретизирует и видоизменяет общедиалектические принципы анализа материального мира. Некоторые философы даже полагают, что «диалектика трансформируется в синергетику» как теорию универсальной эволюции.
Прививая современному мышлению нелинейность и универсальный эволюционизм, синергетика по-новому освещает и проблему бесконечности и необратимости развития. Создатель неравновесной термодинамики (одного из направлений синергетики) бельгийский физик И. Пригожий считает, что прежняя физика «свела бесконечное к бесконечному повторению одного и того же». В классической динамике, равно как и в динамике квантовой, релятивистской время выступает лишь как внешний параметр, не имеющий выделенного направления. Из классических дисциплин необратимость времени вводила лишь термодинамика (законом возрастания энтропии). То есть фактически стрела времени определялась лишь деградацией материальных структур. Постулируя всеобщность противоположных процессов в открытых неравновесных системах, синергетика, по мнению И. Пригожина, дает физике «новую точку опоры в открытии времени во всех областях физической реальности».