Теория хаоса и ее взаимосвязь с естествознанием

СОДЕРЖАНИЕ



ВВЕДЕНИЕ

1.ТЕОРИЯ ХАОСА И ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

2. ПРИМЕНИМОСТЬ ТЕОРИИ ХАОСА В ОБЩЕСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

3. ЧЕЛОВЕК И ЯВЛЕНИЕ ПОРЯДКА: ВЕЧНЫЙ ВЫЗОВ, РОМАНТИКА БУРИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ




ВВЕДЕНИЕ



Актуальность представленной работы заключается в том, что по мере развития науки, появлялось все более рафинированное и строгое описание окружающей нас действительности и ее законов. Каждый круг развития науки раздвигал рамки, описанной формулами реальности, продвигаясь все глубже в микро и макро мир. Красивая система законов Ньютона сменила представления древних о взаимодействии и движении материальных тел. Она, в свою очередь, описывает лишь часть действительности, подчиняющуюся аксиомам. Выходя за них, мы попадаем в мир относительности Эйнштейна, уравнений Максвелла и Шредингера. Очевидно, они тоже описывают лишь часть реальности, выстраивая в глобальной Неопределенности понятную и предсказуемую систему координат и законов. Однако, по мере развития естествознания, человек дерзнул изучать сам Хаос, пытаясь понять его закономерности, как не противоречиво это звучит. Наиболее явной моделью хаотических процессов послужила термодинамика, на примере которой Пригожин и Стенгерс начали строить уравнения, описывающие непредсказуемые процессы. Важность этих работ, названных наукой синергетикой была оценена впоследствии Нобелевской премией и большим количеством применений и продолжений в других науках, в том числе и общественных. Правда, ее критикуют за излишний гуманитарный романтизм, что несколько выводит ее из ряда строго естественнонаучных дисциплин, но, возможно, сам предмет изучения – хаос – оправдывает привлечение гуманитарного подхода. Хаос – понятие не только несущее физический смысл неупорядоченности, полного равновесия и непредсказуемости.

Цель работы – рассмотреть взаимосвязь хаоса и порядка.

Задачи работы – рассмотреть взаимосвязь теории хаоса и естествознания, определить применимость теории хаоса в естествознании.




1. ТЕОРИЯ ХАОСА И ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ



Если мы говорим о необратимости, то имеет смысл подробнее остановится на истории изучения понятия «времени», ибо Порядок и Хаос не могут рассматриваться в отрыве от поля своего движения – Времени. Понятие «время» относится к числу фундаментальных философских и естественнонаучных категорий. Начиная с античности, когда зародились все конкурирующие и поныне концепции времени, можно выделить два критических периода, отмеченные коренным изменением взглядов на природу, свойства и структуру времени.

Первый период охватывает вторую половину 17-го – начало 18-го столетия и характеризуется, с одной стороны, введением Николаем Стеноном (1669), Исааком Ньютоном (1687) и Готфридом Лейбницем (1715) представлений, отвечающим трем главным концепциям времени, соответственно: реляционно-генетической, субстанциональной и реляционной. С другой стороны, в сознании натуралистов безоговорочно утвердилось ньютоновское разделение времени на абсолютное и относительное (обыденное). Второй критический период приходится на конец 19-го – начало 20-го столетия и неразрывно связан с трудами А. Эйнштейна, который ввел в физику реляционную концепцию, и В.И. Вернадского, обосновавшего и развившего собственную теорию времени-дления. Последняя опирается на обобщение обширного эмпирического материала целого ряда естественных наук.

Естественнонаучная картина мира Вернадского в корне отличалась от представлений как Ньютона, так и Эйнштейна. И главное здесь – изучение окружающего в состоянии постоянного и необратимого исторического развития. Примечательно, что Вернадский высоко оценил гипотезу «взрывающейся» Вселенной А.А. Фридмана, которая позволяла рассматривать реальность как нестационарную систему, «как неустойчивое, находящееся в несложившемся состоянии волнение. Мир взрывающийся, но, возможно … вновь приходящий в равновесие» . Любопытно, что Эйнштейн до конца жизни не признавал гипотезы Фридмана-Леметра, хотя она была выведена из его космологических уравнений и лишь позднее подтверждена наблюдениями Э.П. Хаббла за скоростью разбегания галактик.

Согласно Вернадскому, в основе всего сущего лежат эволюционные необратимые процессы. Обратимые процессы, с его точки зрения, характеризуют лишь равновесные состояния реальных систем, причем рассматривать подобные состояния как неподвижные статические равновесия можно только в их устойчивом, предельном виде. К этому пределу они приходят или, вернее, его проходят.

Иными словами, по Вернадскому, равновесные состояния систем и связанные с ними обратимые процессы – лишь частные, преходящие явления в необратимом развитии. Имея в виду достижения квантовой механики, данные об эволюции органического мира и гипотезу («Большого взрыва») Фридмана-Леметра, В.И. Вернадский отметил еще одну особенность необратимых процессов – взрывной (скачкообразный, сальтационный) характер смены последовательных состояний одной и той же системы. По его мнению, эти скачки («взрывы», в его терминологии) всегда связаны с ускорением развития. Необходимо подчеркнуть, что, хотя в 20-е годы эмпирическая база для этого была явно недостаточной, Вернадский предсказал возможность двух типов процессов, предполагающих взрыв: «Во-первых, могут идти взрывчатые процессы … непрерывно в одном направлении (растущий Мир), а, во-вторых, возможно и такое проявление, что происходила пульсация Мира в ту и другую сторону, пульсация взрывчатого характера без полной обратимости».

Вернадский горячо поддержал идею А. Бергсона о противопоставлении реального времени-дления и ньютоновского физического времени. Кардинальное отличие первого от второго Вернадский видел в том, что, во-первых, «время Бергсона необратимо: оно не идет вспять – время же Ньютона обратимо», во-вторых, «время Бергсона есть явление неоднородное, различное в разных случаях и проявлениях», тогда как «отвлеченное время Ньютона есть идеальное создание, вполне однородное и неизменное». Интерпретируя доступные ему эмпирические данные о многообразных необратимых процессах, касающихся генетически разнородных систем, Вернадский отмечал: всякая эволюция необратима, время идет в ту сторону, «в какую направлены жизненный порыв и творческая эволюция. Назад процесс идти не может, так как это порыв и эволюция есть основное условие существования Мира. Время есть проявление – созидание – творческого мирового процесса».

Вернадский обобщил представления о «жизненном порыве» и «творческой эволюции», распространив их на весь реальный мир. Он не вкладывал в эти понятия никакого мистического содержания: они служили лишь метафорами, позволявшими образно выражать научно доказанные инварианты эволюционных процессов. А именно, что в любом необратимом процессе наблюдается последовательное изменение состояния одной и той же системы и смена одних систем другими, каждая из которых обладает закономерной бренностью – определенным средним сроком существования. Причем, если трансформация состояний в пределах системы происходит постепенно, в результате необратимого развития псевдообратимых процессов, то смена одних систем другими всегда скачкообразна, является результатом взрыва. Эти универсальные закономерности эволюционных процессов позволили эмпирически установить такие свойства реального времени, как его необратимость, геометрически выраженная полярным вектором, неоднородность и анизотропность. Вернадский использовал для эмпирического обоснования своего вывода об однонаправленности времени очень широкий спектр природных и социальных феноменов: радиоактивный распад атомов, эволюцию звезд, историю земной коры, изменение органического мира, смену поколений в пределах конкретных таксонов, бренность существования отдельных организмов, трансформацию человеческого общества. Современная наука подтверждает необратимость развития и объясняет его тем, что «энтропийный барьер… запрещает возврат к состоянию с меньшей энтропией». Примечательно, что представление об изотропности, однородности времени обосновывается физическими законами, выведенными для закрытых равновесных систем. Между тем Вернадский опирался на результаты анализа открытых неравновесных систем, к изучению которых физика и физическая химия подошли лишь во второй половине нашего столетия. Наряду с поиском инвариантов в разнородных необратимых процессах, Вернадский постоянно подчеркивал специфические для каждого из них проявления времени. Это позволило ему впервые в научной и философской литературе ввести понятие различных типов времени – физического, геохимического, биологического, психофизического, исторического, космического.

Особое внимание Вернадский уделял анализу биологического времени, которое связано с «жизненными явлениями, вернее с отвечающим живым организмам пространством, обладающим диссиметрией»; свойства и проявления его могут отличаться от времени другого типа. В результате был сформулирован следующий вывод: «Для каждой формы организмов есть закономерная бренность ее проявления, определенный средний срок жизни отдельного неделимого, определенная для каждой формы своя ритмическая смена их поколений, необратимость процесса. Для жизни время … выражается в трех разных процессах: во-первых, время индивидуального бытия, во-вторых, время смены поколений без изменения формы жизни и, в-третьих, время эволюционное – смена форм одновременно со сменой поколений». Сопоставив эти три формы с проявлением времени в других процессах, ученый, в сущности, продемонстрировал еще одно фундаментальное свойство реального времени – его анизотропность. «Для тела живого организма отделить время от пространства невозможно. Смерть организма, не существующая в косных телах биосферы, есть такое отделение». У многоклеточных организмов она называется неуклонно идущим процессом старения, обусловленным внутренним закономерным изменением той причины, которая связана с биогенной миграцией атомов.

Вернадский подчеркивал, что жизнь конкретного организма определяется не только имманентным ему биологическим (точнее биогеохимическим) процессом, необратимо приводящим его к старению и смерти, но и влиянием внешней среды, условиями обитания. Этим он, по сути дела, вводил в науку представление о локальном времени. Одновременно из сопоставления собственного времени атомов и живых организмов следовало различие и между понятиями индивидуального (свойственного атомам, средний срок жизни которых не зависит от влияния внешних факторов) и локального времени. Позднее эти идеи получили развитие и привели И. Пригожина к выводу о необходимости выделить так называемое второе время, отражающее процесс изменения системы в ходе ее необратимого развития, или ее возраст.

Еще один аспект биологического времени привлекал внимание Вернадского: «Самое характерное явление в смысле времени в живом веществе, - писал он, - не существование неделимых, а существование поколений». Смену поколений, в основе которой лежат периодически повторяющиеся процессы, Вернадский пытался использовать для введения естественной единицы измерения биологического времени. Принятая в эпоху Галилея и Ньютона и не претерпевшая принципиальных изменений до наших дней методика измерения времени основана на наиболее простом его понимании – как некоей абсолютной, не зависящих ни от каких внешних обстоятельств сущности. Опираясь на свой вывод о непрерывно-прерывистом течении эволюционных процессов, определяющем анизотропию и континуально-дискретную структуру реального времени, Вернадский настаивал на необходимости изменить основную единицу меры времени. Принципиально важной представляется мысль о том, что оценивая бренность отдельных атомов или организмов в годах, «мы измеряем здесь и приводим к физическому времени одно из проявлений дления».

Суть происходящей сейчас революции в физике состоит, очевидно, в том, что на смену реляционной концепции времени А. Эйнштейна приходит реляционно-генетическая концепция, впервые выдвинутая Н. Стеноном и блестяще развитая В.И. Вернадским. Вслед за физикой, настает срок осмысления проблемы времени и для общественных наук. Если исходить из предпосылки, что общественные, в частности социальные науки, отстают от естественных в познании общих закономерностей и методологии их поиска, если считать, что развитие науки повторяет путь создания живого на планете, то неизбежным будет признание того, что выработка методологии познания общественных закономерностей будет находиться под влиянием существующих естественнонаучных моделей, разумеется, с необходимыми оговорками.



2. ПРИМЕНИМОСТЬ ТЕОРИИ ХАОСА В ОБЩЕСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ



Со времени первых современных теоретических исследований по проблемам переходных процессов цивилизаций в этой области достигнут значительный прогресс и появилось новое видение ряда аспектов проблемы. Оно, в частности, связано с современным пониманием цивилизации в рамках философско-теоретических представлений, базирующихся на математической теории хаоса и на современной синергетике, трактуемой как теоретическое обоснование современных наук о жизни.

Развитие науки во второй половине XX века породило несколько новых парадигм, имеющих общенаучное значение, оказывающих заметное влияние на развитие теоретических концепций всех отраслей научного знания. Методологи науки выделяют сегодня три таких крупных парадигмы, имеющих особое значение для понимания единства научного (включая социально-гуманитарное) знания – это системный подход, общая теория информации, впервые появившаяся в кибернетике, и, наконец, новая концепция самоорганизации, возникшая в рамках синергетики. На пороге XXI века синергетика рассматривается как одна из фундаментальных концепций, составляющих ядро современной научной картины мира, эволюционно-синергетическая парадигма выдвигается на передний план современной науки. Развитие понимается в синергетике как процесс становления качественно нового, связанного с событием в точке бифуркации.

Теория самоорганизации имеет достаточно общий характер, она дает методологическую основу и аналитический инструментарий для исследования неустойчивых ситуаций, переходных процессов, процессов хаотизации и альтернатив развития в самых разных науках – естественных и социальных (в последние годы и у нас, и за рубежом делаются попытки применения этой теории в исторических исследованиях). М. Эмар, говоря о влиянии новых междисциплинарных тенденций современной науки, отмечает: «В результате нам, историкам, пришлось осваивать новые понятия и модели синергетики, такие как энтропия, диссипация, бифуркация». Речь идет не просто о расширении категориального аппарата социально-гуманитарных дисциплин, а об использовании достаточно универсальных математических моделей, разработанных в рамках теории нелинейных динамических систем и математической теории хаоса, тесно связанных с концепцией синергетики. Оказалось, что для историков этот новый междисциплинарный подход открывает перспективы и для анализа проблемы альтернатив исторического развития, для изучения сложных процессов, возникающих при «надломе цивилизации».

Одной из заметных работ концептуального характера является обширная статья «Хаос и самоорганизация: новые теоретические положения в социальных науках», Ф.Мюллера-Бенедикта исследователя, принадлежащего к социологическому семинару Геттингенского университета, где давно уже сложилась традиция изучения теоретических аспектов количественных методов в истории и социальных науках. Во всех работах на эту тему на разные лады формулируются основные положения новой интердисциплинарной отрасли науки, которая, в зависимости от сферы приложения, получает синонимические названия: теория хаоса, теория диссипативных структур, теория катастроф, автопэсис (греческая калька слова «самоорганизация»), синергетика и т.д. Главное, что объединяет эти теории, заключается в том, что они объясняют качественные изменения в природе исследуемого явления через его же внутренние динамические свойства.

Заметный вклад в развитие синергетического подхода применительно к методологии исторического исследования принадлежит Ю.М. Лотману. Один из самых ярких филологов и историков XX века, Ю.М. Лотман, школа которого знаменита в том числе и плодотворным внедрением формальных методов и междисциплинарных подходов, первым из отечественных исследователей обратил внимание на необходимость использования концепций теории хаоса в методологии исторических исследований. Последние годы жизни ученого отмечены новым рубежом в его творчестве, необычайной глубиной его статей и принципиально новым концептуальным уровнем, на котором им теперь рассматривались самые общие черты познания исторического процесса. Перед развиваемым им научным направлением он ставил дерзновенную задачу – создание семиотики истории, которое виделось ему откликом на происходящую во всей теории научного познания новую революцию, признаки которой в нашей стране – появившиеся переводы трудов И. Пригожина – он горячо приветствовал. В новой научной парадигме акцент исследования смещается с предсказуемости явлений на непредсказуемость, с постепенной эволюции процессов на взрывной характер развития, и именно здесь Лотман видел ключ к научному освоению динамичного пространства семиотических связей, которое сформировалось на базе изучаемой им русской культуры.



3. ЧЕЛОВЕК И ЯВЛЕНИЕ ПОРЯДКА: ВЕЧНЫЙ ВЫЗОВ, РОМАНТИКА БУРИ



Человеческая природа не терпит застоя. Стояние на месте, неизменность есть умирание для деятельных натур, а именно они своим творческим дерзанием выделяют людей из животной природы. Как в анекдоте – «Когда обезьяна впервые взяла в руки палку и стала при помощи ее управлять другими обезьянами» - человек резко выделился из окружающей его природы своим творческим началом, своей возможностью изменять природу и со временем – изменять существенно. Человек – единственное известное нам существо, единственное явление природы, способное упорядочивать реальность, уменьшать энтропию или меру хаоса вокруг себя. Человек распространяет вокруг себя свое понимание порядка и создает искусственную среду. Человек является творческой частью Природы, через которую она, быть может, экспериментирует сама с собой. Человеческие творческие потенции и жажда познания, жажда деятельности – постепенно становится одной из природных сил, которая движет эволюцию, вечный процесс перемен и изменений. Именно об этом говорили Вернадский и Циолковский. Тогда – чем является хаос для человека? Все, до чего не может дотянуться рука и разум, непредсказуемая и бесконечная среда, в которой мы живем и почти ничего о ней не знаем? Огромные силы, малейшее движение которых стирает нас с поверхности Жизни?

Хаос для человека является полем деятельности, восхитительным вызовом, без которого человек не смог бы быть самим собой и ничем не отличался бы от амебы! Именно хаос будит в его душе героику преобразующей деятельности, побуждает строить и открывать, преодолевать трудности и сражаться! Энергетика вызова хаоса такова, что человек или гибнет в битве с ним, или добывает для человечества еще кусочек порядка и знания. Видимо, именно поэтому перемены так притягательны. Хоть и существует китайская пословица о том, что нет ничего хуже, чем жить в эпоху перемен, однако стремление к переменам, к нестабильности так же живет в человеческой душе, как и стремление к стабильности и порядку. Эти две силы и формируют равнодействующую движения человечества во времени и пространстве.

Дерзание человека постоянно ввергать себя в борьбу с опасными и непредсказуемыми стихиями хаоса является для него также способом понять самого себя – на что я способен? Где пролегает рубеж, за который не переступить? Если кто-то сделал это, почему я не могу преодолеть? Многим обывателям не понятно, зачем великие спортсмены и путешественники рискуют своим здоровьем и жизнью, что ищут и не могут найти? Сам поиск и преодоление для них есть смысл жизни. Этот поиск также выражает попытку бросить вызов смерти, которая для каждого человеческого существа приходит индивидуальным хаосом, останавливающим борьбу с энтропией. Приходит мгновенно или постепенно, натекающей немощью – не имеет значения, ведь для хаоса время не играет никакой роли! Итак, хаос является не только безличной силой, физическим явлением. Для людей он также являет себя источником романтики, украшает жизнь красотой шторма и бури, дает человеку эмоции и энергию жить, жить сильно и красиво!




ЗАКЛЮЧЕНИЕ



Особенность воздействия случайно возникших текстов на последующую динамику культуры, в частности, заключается в том, что даже их редкость в определенной ситуации не понижает их значения. Подобно маленькому камешку, вызывающему лавину, отдельный факт, меняя ситуацию и создавая новую, в свете которой он уже перестает выглядеть случайностью, может порождать исключительно мощный резонанс (на физическом языке это означает, что системы культуры обладают структурной неустойчивостью). «То, что в сфере культуры уникальные факты могут порождать лавины последствий, создает особую ситуацию: мы имеем дело со случайными событиями, которые, однако, не поддаются статистическим методам и вероятностной обработке».

Это опять возвращает нас к проблеме индивидуального выбора. «Культура, - заключает автор свою статью, как механизм роста информации, увеличивает число альтернатив и уменьшает область избыточности. Возрастает удельный вес моментов исторических флуктуаций, т.е. ситуаций, в которых дальнейшая судьба системы будет зависеть от случайных факторов и от сознательного выбора. Это вводит в исторический процесс такие моменты, как личная ответственность и моральное поведение его участников. С одной стороны историческое бытие сближается с миром творчества, с другой - понятиями нравственности, неотделимыми от свободы выбора».




СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



	Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2001.

	Чижевский А.Л., Шишина Ю.Г. В ритме солнечных бурь. М.: Наука, 2004.

	Эйген М., Винклер Р. Игра жизни. М.: Наука, 2001.