Знание-сила, 2006 № 01 (943)

Новая научная картина мира... Теперь одна на всех?

Долгое время о единой научной картине мира только мечтали; теперь этот идеал — целостную картину, объединяющую представления о неживой природе, органическом мире и социальной жизни на единых общенаучных принципах — возможно осуществить. Основания многих научных дисциплин предстоит пересмотреть, переосмыслить. Это—составная часть большой культурной трансформации, происходящей в нашу эпоху.

Общенаучная картина мира сегодня строится на основе универсального эволюционизма, объединяющего идеи системного и эволюционного подходов.

Фундаментальные структуры мироздания традиционно исследовала физика, и поэтому она всегда претендовала на то, чтобы формировать базис общенаучной картины мира. Но большую часть своей истории физика не включала в число своих фундаментальных принципов развития.

А биология, занимающаяся как раз развитием, сейчас только создает основы своей теории. Ее преставления связаны с живой природой, которая традиционно не полагалась фундаментом мироздания.

Несовместимость парадигм классической физики и биологии обнаружилась еще в XIX веке как противоречие между эволюционной теорией Дарвина и вторым началом термодинамики. Если биологическая теория говорила о созидании в процессе эволюции все более сложных и упорядоченных живых систем, то термодинамика — о разрушении, о непрерывном росте энтропии. Возможность решить это противоречие появилась только в последней трети прошлого века.

Универсальный (глобальный) эволюционный принцип, позволивший найти путь к такому решению, часто понимают как экстраполяцию идей биологической эволюции в астрономию и геологию, на все сферы действительности, на неживую, живую и социальную материи. Но эволюционизм и в самой биологии существенно изменился по сравнению с XIX веком, обогатившись системным подходом. Это позволило рассматривать объекты не просто как системы, а как открытые самоорганизующиеся системы.

Академик Никита Моисеев писал, что действие всех природных и социальных законов можно представить как постоянный отбор, когда из множества возможностей выбираются лишь некоторые классы и состояния. В этом смысле все динамические системы обладают способностью "выбирать", хотя конкретные результаты "выбора", как правило, нельзя предсказать заранее.

Н. Моисеев описал два типа механизмов такого "выбора": адаптационные, под действием которых система не приобретает принципиально новых свойств, и бифуркационные, связанные с радикальной ее перестройкой. Он сформулировал принцип экономии энтропии: в направленном самоорганизующемся процессе "преимущество" получают сложные системы, а не простые, поскольку именно они позволяют утилизовать внешнюю энергию в наибольших масштабах, наиболее эффективно.

В утверждении универсального эволюционизма, как принципа построения современной общенаучной картины мира, главную роль сыграли три концепции: теория нестационарной Вселенной, синергетика и современное представление о биосфере и ноосфере.

Теория расширяющейся Вселенной, достаточно хорошо описывая события, происходившие через секунду после начала расширения, испытывала значительные трудности при попытке описать наиболее загадочные события от первовзрыва до мировой секунды после него. Ответы удалось получить в рамках теории раздувающейся Вселенной. Она возникла на стыке космологии и физики элементарных частиц. Тут ключевой элемент — так называемая инфляционная фаза, стадия ускоренного расширения. Она продолжалась 1032 секунды, и за это время диаметр Вселенной увеличился в 1050 раз. После колоссального расширения установилась фаза с нарушенной симметрией; это изменило состояние вакуума и породило разные типы элементарных частиц. Идея исходной симметрии объединяла в ней основные типы взаимодействия: сильные, электромагнитные, слабые и гравитационные. Предполагается, что спонтанное нарушение симметрии "расщепило" исходное состояние и породило четыре основных взаимодействия природы. Тогда типы взаимодействия выступают уже не как раз и навсегда данные, как это характерно для классической физики, а как возникающие в процессе эволюции.

Теория раздувающейся Вселенной радикально изменила наше представление о мире: в частности, как пишет А.Д. Линде, изменился "взгляд на Вселенную как на нечто однородное и изотропное и сформировалось новое видение Вселенной как состоящей из многих локально однородных и изотропных мини-вселенных, в которых и свойства элементарных частиц, и величина энергии вакуума, и размерность пространства-времен и могут быть различными".

Не менее важную роль в формировании новой научной картины мира играет теория самоорганизации (синергетика). Она изучает любые самоорганизующиеся системы, состоящие из многих подсистем (электроны, атомы, молекулы, клетки, нейроны, органы, сложные многоклеточные организмы, человек, сообщества людей). Особенно ее интересует согласованное состояние процессов самоорганизации в сложных системах различной природы. Самоорганизующейся можно считать систему термодинамически открытую, описываемую нелинейными динамическими уравнениями, в которой отклонение от равновесия превышает критические значения и процессы в которой происходят кооперативно.

Довольно долго способными к самоорганизации считали только живые системы, а объекты неживой природы, как полагали, если и эволюционируют, то лишь в сторону хаоса и беспорядка. Оставалось непонятным, как из подобного рода систем могли возникнуть объекты живой природы, способные к самоорганизации, и как взаимодействует живая и неживая материя.

Доклассическая физика имела дело с закрытыми системами и исключала из рассмотрения "фактор развития". Время для нее было несущественно; мало того, оно мыслилось обратимым, поскольку состояния объектов в прошлом, настоящем и будущем были для нее практически неразличимы. Но подавляющее большинство природных объектов - открытые системы, которые обмениваются энергией, веществом и информацией. Традиционная парадигма не справлялась с нарастающим количеством аномалий и противоречий.

Принципиально новый подход предложила школа И. Пригожи на: ее исследован ия продемонстрировали, что, удаляясь от равновесия, термодинамические системы приобретают новые свойства и начинают подчиняться особым законам. Был описан новый тип динамического состояния материи —диссипативные структуры, СПОсобные к самоорганизации, носящие необратимый характер. Необратимость — это как раз то, что характерно для современных неравновесных состояний. Они "несут в себе стрелу времени" (И. Пригожин) и являются источником порядка, порождая высокие уровни организации.

В диссипативных структурах порядок возникает через флуктуацию — случайные отклонения величин от их среднего значения. Иногда эти флуктуации могут усиливаться, и тогда существующая организация не выдерживает и разрушается. В такие переломные моменты (точки бифуркации) оказывается принципиально невозможно предсказать, в каком направлении пойдет дальнейшее развитие, станет ли система хаотической или перейдет на более высокий уровень упорядоченности. Оказывается, чем сложнее система, тем большей чувствительностью она обладает по отношению к флуктуациям, а это значит, что даже незначительные отклонения, усиливаясь, могут изменить структуру. Так что наш мир предстает лишенным гарантий стабильности.

Современные концепции самоорганизации позволяют разрешить противоречие между теорией биологической эволюции и термодинамикой. Теперь эти теории не исключают, а предполагают друг друга, если классическую термодинамику рассматривать как своего рода частный случай более общей теории — термодинамики неравновесных процессов. Впервые возникает научно обоснованная возможность преодолеть традиционный разрыв между представлениями о живой и неживой природе. Жизнь больше не выглядит как островок сопротивления второму началу термодинамики. Она возникает как следствие общих законов физики с присущей ей специфической кинетикой химических реакций, протекающих в условиях, далеких от равновесия. Не случайно исследователи, оценивая роль пригожинскои концепции, говорили, что, переоткрывая время, она открывает новый диалог человека и природы.

В свете этих идей и открытий новую актуальность обрела концепция биосферы и ноосферы В. Вернадского. В ней жизнь предстает как целостный эволюционный процесс (физический, геохимический, биологический), заключенный как особая составляющая в космическую эволюцию. Осознание этой целостности во многом определяет стратегию дальнейшего развития человечества. Проблемы коэволюции человека и биосферы постепенно становятся доминирующими не только в современной науке и философии, но и в стратегии практической деятельности человека.

Специальные научные картины мира со второй половины XX века значительно снижают уровень своей автономности и превращаются в аспекты и фрагменты целостной общенаучной картины мира. Они соединяются в блоки этой картины, характеризующие неживую природу, органический мир и социальную жизнь и реализуют (каждая в своей области) идеи универсального эволюционизма...

На первый взгляд, как бы повторяется ситуация, характерная для ранних этапов развития новоевропейской науки, когда механическая картина мира, функционируя как общенаучная, обеспечивала синтез достижений науки XVII — XVIII столетий. Но сходство лишь внешнее. Современная научная картина мира основана не на стремлении к унификации всех областей знания, их редукции к принципам одной какой-либо науки, а на единстве и многообразии разных наук. Известно, что специальные картины мира, как и самостоятельные научные дисциплины, существовали нс всегда. Их нс было в период становления естествознания. Возникнув в эпоху дифференциации науки, они затем постепенно начинают утрачивать самостоятельность, превращаясь в аспекты или фрагменты современной общенаучной картины мира.

Георгий Щедровицкий