13.4. самоорганизация – источник и основа эволюции систем

13.4. самоорганизация – источник и основа эволюции систем

В существующих теориях эволюции основное внимание обращалось на воздействие окружающей среды на систему. Именно в изменении или же возникновении новых факторов среды видели в прошлом главную движущую силу эволюции. Даже в дарвиновской теории происхождения новых видов растений и животных путем естественного отбора главный акцент делался на среду, которая выступала в качестве определяющего фактора адаптации живых систем к изменяющимся условиям их существования. Не подлежит сомнению, что внешние условия, среда обитания оказывают огромное влияние на эволюцию, но это влияние в не меньшей степени зависит также от самой системы, ее состояния и внутренней предрасположенности.

С точки зрения парадигмы самоорганизации становится ясным, что условием развития не только живых, но и динамических систем вообще является взаимодействие системы и окружающей ее среды. Только в результате такого взаимодействия ^происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновесность, а это в конечном итоге приводит к спонтанному возникновению новых структур. Таким образом,

Конечно, на разных уровнях эволюционной лестницы самоорганизация приобретает свой специфический характер. Так, уже на предбиологической стадии возникают автопоэтические системы, которые не просто взаимодействуют со средой, но постоянно обновляют себя и тем самым поддерживают свое существование и относительную автономность. Самой элементарной автопоэтической живой системой является клетка, которая непрерывно обновляет состав своих молекул в результате взаимодействия двух противоположных процессов. Именно в подобном процессе самообновления элементов автопоэтических систем некоторые ученые видят не только прообраз метаболизма, но и обмена веществ в целом. Противоположны им аллопоэтические системы, функционирование которых жестко задано извне. Типичными системами такого рода являются машины, которые конструируются с целью производства определенной продукции.

В последние десятилетия предпринималось немало попыток описания эволюции в терминах современных научных теорий. Наиболее интересным из них представляется, во-первых, кибернетический подход, развитый английским биологом-кибернетиком Россом Эшби, который связывает эволюцию с достижением ультраустойчивого состояния, при котором система постепенно адаптируется к своему окружению, пока не достигнет равновесия. В отличие от парадигмы самоорганизации здесь не обращается внимания на то, что в ходе эволюции происходит усиление, интенсификация взаимодействия системы с окружающей средой. Вместо этого постулируется, что когда система достигает стабилизации, то ее взаимодействие со средой завершается равновесием. Но равновесие не исключает взаимодействия и к тому же является относительным. Во-вторых, для изучения эволюции нередко обращаются к математической теории катастроф, разработанной французским математиком Рене Томом (р. 1927). Однако она, пожалуй, в еще большей степени не подходит для представления эволюционных процессов, так как рассматривает развитие от заданного равновесного состояния системы к другому как "катастрофу". Такой подход представляется вполне убедительным, когда речь идет о переходе от устойчивого состояния системы (например, корабля, самолета, сооружения) к неустойчивому и в конце концов к катастрофе. Но эволюционные процессы имеют совершенно противоположный характер они приводят к возникновению более устойчивых динамических систем.

Чтобы понять, почему самоорганизация составляет основу эволюции систем, необходимо напомнить, что в диссипативных структурах спонтанный порядок и новая устойчивая динамическая структура возникают благодаря усилению флуктуации, а последние зависят от интенсивности взаимодействия системы с окружением. Непрерывное их взаимодействие на всем протяжении динамики системы определяет эволюцию последней. Это означает, что эволюция системы соответствующим образом влияет на развитие среды, точнее говоря, тех внешних, окружающих систем, с которыми она взаимодействует. Вот почему здесь можно с известными оговорками говорить не просто об эволюции, а о коэволюции.

Обычно при анализе эволюционных процессов постепенные изменения, которые при этом происходят, характеризуют как случайные, а совокупный их результат как необходимый. Хотя такое представление и подчеркивает существование связи между ними, тем не менее, не раскрывает механизма взаимодействия между двумя взаимодополнительными сторонами единого процесса эволюции. Парадигма же самоорганизации позволяет это сделать. Действительно, на микроуровне при самоорганизации происходит процесс расширения или усиления флуктуации вследствие увеличения неравновесности системы под воздействием среды. Этот процесс остается незаметным на макроуровне, пока изменения не достигнут некоторой критической точки, после которой спонтанно возникает новый порядок или структура.

Поскольку флуктуации представляют собой случайные отклонения системы, постольку можно сказать, что случайные факторы самоорганизации, а следовательно и эволюции, выступают на микроуровне системы. Но результат их взаимодействия также не является однозначно детерминированным, как об этом часто заявляют. Именно здесь сложившиеся традиционные представления существенно отличаются от современных. В самом деле, в критической точке открываются по крайней мере два возможных пути эволюции системы, что математики выражают термином "бифуркация", означающим раздвоение или разветвление. Какой путь при этом "выберет" система, в значительной степени зависит от случайных факторов, так что ее поведение нельзя предсказать с достоверной определенностью. Но когда такой путь выбран, то дальнейшее движение системы подчиняется уже детерминистским законам. Таким образом, динамику развития системы или ее эволюцию вообще следует рассматривать как единство двух взаимно дополняющих сторон единого процесса развития, а именно случайности и необходимости. Процесс расширения флуктуации как случайных факторов эволюции не следует рассматривать в форме их простого накопления, как это нередко представлялось в отечественной литературе. На самом деле случайные процессы взаимодействуют друг с другом, причем результат такого взаимодействия не может быть предсказан заранее. Только когда возникает новая структура или динамический режим эволюция системы на макроуровне приобретает детерминистский характер.