“Практична філософія”, №1, 2003, с. 6 – 10.

И.С.Добронравова, докт. филос. наук.

Причинность и целостность в синергетических образах мира.

Как известно, среди всех видов причинности, выделявшихся еще Аристотелем, физика Нового времени использовала лишь действующую причину. Более того, в динамических законах классической физики была выражена наглядная причинность обыденного сознания, когда одно событие (причина) влечет за собой другое событие (следствие). При этом состояние физической системы в физической теории описывалось через наблюдаемые величины.

При всех изменениях, произошедших в понимании причинности в ходе осознания результатов первой научной революции ХХ века (причинность стала вероятностной, теоретическое описание состояния физических систем лишь опосредованно связано с наблюдаемыми величинами и т.д.), только нынешняя научная революция покончила с пережитками Лапласовского детерминизма.

Тем не менее, адекватное понимание причинности в философских основаниях синергетики еще не выработано. Об этом свидетельствуют неудачные (приводящие к парадоксам) попытки отечественных и зарубежных коллег применять в синергетике традиционные физические концепции причинности. Так, попытка рассматривать предыдущее по отношению к особой точке (ситуации бифуркации) состояние системы как причину последующего состояния не может не привести к выводу индетерминизме или “слабом детерминизме”¹, поскольку это предшествующее состояние еще подчиняется линейным закономерностям и не может выступать в качестве причины сущностно иных, нелинейных процессов. К парадоксальным выводам приводят и попытки рассмотреть некоторые, так сказать, “спусковые механизмы”, нелинейных процессов в качестве “малых причин больших следствий”², когда, например, крик в горах пытаются рассмотреть в качестве причины снежной лавины. Во всех таких случаях не просто меняется содержание понятия, ассоциируемого с категорией причины. Происходит отказ от многих эвристических установок, наработанных мировой философской мыслью за столетия раздумий над содержанием категорий, выражающих причинные отношения. Так, под сомнением оказывается представление о том, что “равные причины порождают равные следствия”, что “причина равна действию” и т.д.

Не принимая заранее решения о том, следует ли считать отказ от таких установок развитием концепции причинности или признаком неадекватного использования таких концепций, проанализируем проблемы причинности в области нелинейной динамики, несколько расширив контекст обсуждения, чтобы выйти за пределы философских оснований предыдущей физической картины мира.

Для того чтобы обсуждать вопрос о причинах самоорганизации, рассмотрим воз-

6

никновением чего, собственно, является самоорганизация с точки зрения синергетической картины мира. Илья Пригожин, много сделавший для формирования нового взгляда на мир, называет сложность, темпоральность и целостность его определяющими чертами.³ Тогда самоорганизация может быть определена как возникновение (становление) нового целого, образованного сложным, но согласованным поведением составляющих элементов исходной среды.

Синергетическое понимание целостности весьма диалектично, поскольку рассматривает целое как единство многообразного процессуально. Это может быть процесс самоорганизации как становление нового целого, создающего себе части из наличных элементов среды (появление параметров порядка). Это может быть динамически устойчивый периодический процесс воспроизведения ставшего целого (формирование предельного цикла в фазовом пространстве, образованном двумя периодически изменяющимися параметрами порядка). Это может быть процесс перехода параметров порядка к хаотическому поведению.

Я перечислила все фазы становящегося и преходящего существования эволюционирующей сложной системы. Этот процесс сам по себе представляет некую целостность как единство многообразного, поскольку на разных фазах имеет разные, подчас противоположные свойства.

Так, в процессе становления нового целого при случайном выборе становящейся системой одного из возможных вариантов дальнейшей эволюции в особой точке (одного из двух вариантов, если это точка бифуркации), система является принципиально открытой, и малейшее случайное влияние может определить дальнейший ход событий. На фазе же относительной устойчивости подобные и более сильные влияния не оказывают сколько-нибудь заметного воздействия на ход процесса.

В то же время, хотя выбор в точке бифуркации случаен, осуществляется он из данного набора возможностей, определяемых характерными для данной среды аттракторами (аттрактор -- состояние, к которому “притягиваются” траектории движения в фазовом пространстве). Более того, само наличие выбора из двух или нескольких определенных (но не любых) возможностей уже характеризует среду, на которой происходит самоорганизация, как целостность. Такой выбор появляется вместе с параметром порядка (и как раз для него). Как правило, речь идет о так называемом “дальнем порядке”⁴, характеризующем крупномасштабные флуктуации, т.е. отклонения от средних значений, характеризовавших предыдущее хаотическое движение, определяемое лишь столкновениями элементов среды с ближайшими соседями.

Т.е. целостность присуща не только самоорганизованной системе, образовавшейся в результате исторического выбора того, а не другого вида согласованного движения элементов, образующих данную среду. Само формирование присущего среде выбора, открытие набора возможностей для нарождающегося параметра порядка, -- это тоже знак целостности, характерный для синергетического образа мира.

Таким образом, целостность и поливариантность не противоречат одна другой, а предполагают друг друга. Это тем более очевидно для систем, в которых могут осуществляться оба возможных варианта. (Для разных элементов среды осуществляется один из вариантов выбора: один из вихрей с противоположно направленными движениями, один из классов или одна из партий, но в целом на среде осуществляются все возможные варианты, однако это не любые, а строго определенные возможности, в чем и проявляется то, что система становится целым.) Кстати, такое понимание целостности ассоциируется с аналогичным проявлением целостности квантово-механических систем., когда для целостной квантово-механической системы (атомы или молекулы) существует определенный дискретный набор значений описывающих ее величин.

Целостность, характеризуемая наличием параметра порядка, сохраняет свое значение на всех фазах осуществления процесса самоорганизации, хотя конкретные целостности, выступающие на поверхности бытия, могут дробиться при переходе к

7

следующим бифуркациям и вообще исчезать при вхождении в хаос. Однако, даже после перехода к стадии динамического хаоса, когда параметр порядка ведет себя хаотично, (странный аттрактор), он продолжает быть параметром порядка,⁵ т.е. характеризует согласованное, хотя и хаотичное при этом, движение многих элементов среды. Недаром принципиально, неизбывно сложные системы, несводимые к простым элементам (фракталы), образуются именно в динамическом хаосе. Я хотела бы еще раз подчеркнуть, что образование целостных структур в процессе самоорганизации, вообще говоря, происходит в фазовом пространстве, образованном параметрами порядка. Так, например, самый устойчивый тип самоорганизующихся структур – предельные циклы – складывается в фазовом пространстве, образованном двумя периодически изменяющимися параметрами порядка. Предельные циклы могут иногда иметь проекции в обычном пространстве и времени, и некоторые из обусловленных ими структур могут быть непосредственно наблюдаемы, например, турбулентности в жидкости или узоры на крыльях дрозофилы. Графики, построенные в декартовых координатах, где оси абсцисс и ординат представляют параметры порядка, динамическая взаимосвязь которых и представлена предельным циклом, могут быть наглядны. Но наглядность эта не должна затемнять того обстоятельства, что само пространство, в котором возможна самоорганизация, уже является ее результатом. Так, модель Лотки-Вольтера может репрезентировать взаимосвязанные периодические колебания в соотношении численности хищников и жертв в определенной экологической нише, только если и ниша эта, и достаточное количество особей в популяциях хищников и жертв вообще существуют в природе.

Эвристическое использование моделей самоорганизации, в особенности в социальной сфере, должно учитывать вышеизложенное обстоятельство, иначе многие попытки запустить механизмы самоорганизации по образу и подобию тех, что успешно работают в одних странах, будут с неизбежностью обречены на провал в других странах просто за неимением пространства, в котором такая самоорганизация могла бы иметь место. Такое пространство может быть результатом самоорганизации на других уровнях в иерархии самоорганизующихся структур. Выделяют, по крайней мере, два таких уровня, наиболее важных для рассматриваемых процессов самоорганизации в определенной среде⁶. Если условно обозначить их уровень как макроскопический, то уровень, на котором существуют элементы среды, естественно обозначить как микроскопический, а внешние условия, в которых эта среда существует, образуют мега уровень по отношению к выделенному для рассмотрения. Применимость тех или иных моделей самоорганизации зависит и от того, с каким уровнем ассоциируется позиция наблюдателя: микро уровень ли это участника событий или мега уровень историка, дистанцированного во времени по отношению к этому событию.

Итак, начальным пунктом возникновения чего бы то ни было нового при самоорганизации является возникновение целостности исходной среды, что проявляется в возникновении набора возможностей дальнейшего выбора посредством крупномасштабных флуктуаций. Такие флуктуации Пригожин и называл причиной нового порядка⁷. Тогда состояние нелинейной среды в критической точке (ситуацию бифуркации) естественно трактовать как ситуацию возникновения (формирования) причины.

Это может быть осмыслено в терминах формирования причины из второй части “Науки логики” Гегеля⁸. Тогда осуществившийся после выбора в точке бифуркации вариант поведения системы выступает как “реальная необходимость”, которая “включает случайность” этого выбора. Таким образом, выбор предшествует возникновению действующей причины. Нелинейность среды при этом может быть рассмотрена как основание самоорганизации, а критическое значение управляющего параметра как ее условие⁹. Двойная детерминация основанием и условиями определяет возникновение флуктуации как действующей причины становления нового

8

целого. По Гегелю, субстанция играет роль причины, поскольку она имеет мощь “порождать некое действие, некую действительность”.

Такое понимание дает возможность избежать парадоксального рассмотрения событий, подобных крику в горах, как причины возникновения лавины. Образование нелинейного состояния снежного покрова или россыпи камней как основания формирования лавины придает случайному событию, такому, как крик в горах, значение критического условия случайного выбора одной из возможных причин и, соответственно, ее действия.

Как ни странно, такое рассмотрение находится в полном соответствии с пониманием действующей причины в классической физике, физике Галилея и Ньютона. Как известно, они считали, что причина нужна только для изменения состояния движения, и эта причина – сила. Чтобы изменить состояние механического движения, нужна энергия. Такова же ситуация и в нелинейной области. Чтобы образовать новую структуру, необходима мощь потоков энергии, поступающих в среду или производимых ею. Эта энергия, делающая среду нелинейной, и является основанием для возникновения причин, способных произвести соответствующие действия. Малое случайное воздействие может повлиять на выбор одной из флуктуаций в критическом неравновесном состоянии, но не оно определяет сам набор возможных флуктуаций.

Проблема причинности в синергетике может быть обсуждена и в аристотелевских терминах с использованием всех видов причинности, предложенных Аристотелем. Некоторые из авторов¹⁰ уже рассматривали аттракторы нелинейной динамики как своего рода целевые причины самоорганизации. Материальную причину естественно ассоциировать с типичным для нелинейных сред сильно неравновесным состоянием, обеспечивающим потоки энергии и вещества через открытую самоорганизующуюся в этой среде систему. Формальная причина при наличии материальной и целевых причин также может быть адекватно истолкована. Малое воздействие, подобное крику в горах, может послужить формальной причиной выбора лавиной того, а не другого маршрута из тех вариантов, которые возможны для данной неравновесной ситуации. Тогда действующая причина окажется результатом совместного действия всех остальных видов причин.

Независимо от интерпретации, перенос внимания от причины возникновения к возникновению причины позволяет избежать неадекватного рассмотрения ситуации бифуркации как следствия предшествующего ей состояния, ведь это состояние еще не является критическим (а в случае первой бифуркации оно еще даже не является нелинейным) и не может быть причиной особой точки. Признание за особыми точками особого статуса перерыва в линейной причинной цепи и ситуации возникновения причин, соответствующих нелинейным процессам самоорганизации, берущим начало в таких точках, позволит, по крайней мере, корректно формулировать вопросы, что дает надежду избежать парадоксальных ответов.

В динамическом (детерминированном) хаосе каждая точка фазового пространства является особой точкой, т.е. точкой возникновения причины, и каждый шаг нелинейной динамики связан со случайным выбором возможных вариантов. Детерминация каждого шага нелинейной динамики итерационными формулами, не дает возможности для долгосрочных прогнозов в связи с усилением в силу нелинейности малых отклонений в начальных значениях параметров (такие малые отклонения всегда существуют, хотя бы за счет квантовых флуктуаций).

Казалось бы, наилучшим способом для более глубокого понимания происходящих процессов самоорганизации и их причин, было “распаковать” точку бифуркации и рассмотреть движение элементов среды в переходном процессе, когда одни из них обнаруживают себя в зоне притяжения тех или иных аттракторов (участвуют в одной или другой из возможных крупномасштабных флуктуаций). Это случайное присутствие в зонах притяжения разных аттракторов для каждого из элементов среды

9

определяется начальными условиями на момент выхода из предыдущего хаотического состояния.¹¹И хотя такие начальные условия для отдельных элементов среды являются результирующей взаимодействий частиц в их предыдущем по отношению к самоорганизации хаотическом движении, ситуация не может быть понята на основе принципа редукции к микроскопическому состоянию системы. Сами аттракторы как варианты дальнейшей нелинейной динамики появляются только при переходе среды в нелинейное состояние и определяются не только состоянием среды, но и граничными условиями ее существования. Т.е. речь опять-таки идет о становлении целостности во всем многообразии ее оснований и условий, детерминирующих поведение параметра порядка в каждой точке путем случайного выбора одной из возможных причин.

На мой взгляд, хотя корректное использование понятия действующей причины для описания хаотического поведения возможно, неосуществимость долгосрочных прогнозов делает его малоэффективным. Образование же фракталов в зоне конкуренции разных аттракторов и их упорядоченность, подобная той, которая задается множеством Мандельброта, требует объяснения, но неизвестно, в терминах ли каузальности оно может быть дано.

¹См. напр.. Fleissner P., Hofkirchner W. Actio non est reactio - An Extension of the Concept of Causality toward Phenomena of Information // World Futures. - Vol. 49/20. - № 3-4/1-4. - P. 409 - 427.

²Сачков Ю.В. Конструктивная роль случая. // Вопросы философии. 1988,№5.; см. также статью Хофкиршнера в этом выпуске.

³Пригожин И., Стэнгерс И. Время, хаос, квант. М., “Прогресс”, 1994, 266с.

⁴Пригожин И. От существующего к возникающему. М., “Наука”/ 1985, 327 с.

⁵Хакен Г. Основные понятия синергетики. // Синергетическая парадигма. М.: “Прогресс-Традиция”, 2000, с.28-56.

⁶Аршинов В.И., Буданов ВГ. Когнитивные основания синергетики. // Синергетическая парадигма. Нелинейное мышление в науке и искусстве. М., “Прогресс-Традиция”, 2002. С.67-109.

⁷Пригожмн И., Стэнгерс И. Порядок из хаоса. М., “Прогресс”, 1086. С. 236-274.

⁸Гегель Г.В.Ф. Наука логики. Т.2, М., ”Мысль”, 1971, 247с.

⁹Добронравова И.С. Синергетика: становление нелинейного мышления. К., 1990 – С.98-115.

¹⁰Курдюмов С.П., Князева Е.Н. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. М.: “Наука”, 1994.

¹¹Аршинов В.И., Буданов В.Г. Синергетика – эволюционный аспект. //Самоорганизация и наука: опыт философского осмысления. М., 1994.