Сложные системы: целостность, иерархия, идентичность
В материальном взаимодействии вещи не только существуют, но и возникают. Любая вещь, возникнув, формирует обратную связь, превращая условия генезиса в условия своего существования, тем самым осуществляется процесс самоорганизации вещи как системы. Это общий принцип самоорганизации систем.
Однако известно, где имеет место процесс превращения вещества и энергии, там действуют законы термодинамики. В качественной формулировке первый закон утверждает, что энергия не может быть создана или уничтожена, она переходит из одной формы в другую. Второй закон говорит о невозможности существования вечного двигателя второго рода, то есть ни одна форма бытия не может осуществлять работу за счет теплоты окружающей среды. Не означает ли это, что только термодинамика может объяснить как из хаоса рождается порядок? Термодинамика биологических процессов, биофизика казалось бы тому лучшее подтверждение.
Термодинамический подход не учитывает не только специфику материальных систем, но и специфику вещества и энергии, посредством которых системы взаимодействуют. Не существует универсального вещества и энергии, которые можно было использовать любым системам. Самоорганизация системы требует вполне определенных форм вещества и энергии. Таким образом, необходимое для существования вещество и энергию материальная система берет не просто из окружающей среды, а из другой системы. Строит себя из материала другой системы, разрушая тем самым ее организацию.
Данное обстоятельство обосновывается не только исходя из общих положений о материальном взаимодействии, но и имеет научное подтверждение. Биохимики в XX веке обнаружили химическую асимметрию живого. Биологически активные молекулы имеют определенное пространственное строение. Так, в состав белков живых организмов входят практически исключительно L(+)аминокислоты, а ДНК и РНК построены на основе D(–)углеводов. А это значит, что организмы, содержащие в составе белков аминокислоты, вращающие плоскость поляризованного света влево, не могут употреблять в пищу аминокислоты, вращающие плоскость поляризованного света вправо. Если бы не данное обстоятельство, мы бы уже питались синтетической пищей. В процессе химического синтеза образуется смесь стереоизомеров, разделение которой на отдельные вещества – трудная задача. Ферментативный синтез в организме дает нужный биологически активный стереоизомер.
Если живая система может использовать только организованную форму вещества и энергии, то это же самое имеет место и в других системах. В этом выражается общий принцип самоорганизации систем: любая система, возникнув, воспроизводит условия, породившие ее, превращает их в условия существования. Для живых систем это означает воспроизводство собственной жизни.
Возможно, самопроизвольность процессов, сопровождающихся увеличением энтропии, о чем говорит второй закон термодинамики, относительна, так как обратной стороной этих процессов является особое взаимодействие, связанное с самоорганизацией систем, осуществляемое за счет вещества и энергии, извлекаемое из других систем. Смертью друг друга они живут, жизнью друг друга они умирают. Энергия в этом процессе переходит из одной формы в другую. Тем самым мы имеем не дуализм организации и самоорганизации, о чем пишет А. П. Руденко[22], а процесс самоорганизации в материальном взаимодействии, в котором одна форма бытия превращается в условия существования другой формы бытия.
Исследование самоорганизации живых систем с точки зрения воспроизводства условий существования жизни позволяет глубже понять системный характер живого. В нашем эмпирическом опыте жизни мы имеем дело с многообразием различных форм живого. Но если учесть, что исторически первым делом жизни является воспроизводство самой жизни, то очевидно, что многие формы живых организмов не способны самостоятельно воспроизводить свою материальную жизнь без взаимодействия с другими живыми организмами. Самостоятельно существовать могут только продуценты органического вещества в биосфере – автотрофы. Следовательно, система живого – это не отдельный организм, а биосфера.
Разумная форма жизни – это не отдельный человек, а система общественного производства материальной жизни. В письме к Л. Кугельману К. Маркс, разъясняя суть закона стоимости, писал: «Всякий ребенок знает, что каждая нация погибла бы, если бы она приостановила работу не то что на год, а хотя бы на несколько недель. Точно так же известно всем, что для соответствующих различным массам потребностей масс продуктов требуются различные и количественно определенные массы общественного совокупного труда. Очевидно само собой, что эта необходимость распределения общественного труда в определённых пропорциях никоим образом не может быть уничтожена определенной формой общественного производства, – измениться может лишь форма ее проявления. Законы природы вообще не могут быть уничтожены»[23].
Такие понятия, как «биосфера», «общественное производство материальной жизни», обозначают системы, целостность которых нам непосредственно не дана и научное понимание ее требует особого методологического подхода. Теории самоорганизации отводится сегодня ведущая роль в исследовании систем органической целостности.
Однако распространение идей термодинамики неравновесных систем, а также синергетики на биологические и социальные объекты позволило обнаружить ограниченность в целом термодинамического подхода, а следовательно, и ограниченность термодинамического понимания самоорганизации.
Энтропийные изменения (принцип П. Гленсдорфа и И. Пригожина) не позволяют охарактеризовать направленность эволюционных изменений биологических системам, а также недостаточны для исследования биохимических процессов. Например, «поглощение кислорода на единицу массы, которое может служить мерой интенсивности метаболических процессов, у инфузорий (парамеций) такое же, как и у собаки», «механическая работа совершается человеком или лошадью с КПД всего 20 % от энергии поглощаемых пищевых продуктов, и ясно, что не эта достаточно низкая величина определила высокое эволюционное положение этих организмов»[24].
Объяснить организацию, упорядоченность биологических систем в понятиях современной термодинамики будь то энтропия или отрицательная энтропия невозможно, так как самоорганизация живого подчиняется иным законам природы, не редуцируемым к законам термодинамики. Если не учитывать качественных особенностей упорядоченности систем в различных формах материального взаимодействия, неизбежны ошибки.
Системная организация живого организма определяется биологическими законами развития, детерминирующими структурную организацию живого, обмен веществ со всеми его химическими особенностями. Эволюционное развитие организма не зависит от того, каким коэффициентом полезного действия обладают его метаболические процессы. Достаточно, чтобы они обеспечили его выживание в конкретных условиях существования. Эволюционное совершенство органической системы определяется степенью адаптации к условиям среды обитания: выживание в борьбе за существование и способность размножаться. Эти качества оцениваются не термодинамическими критериями, а биологическими.
Обмен вещества и энергии в процессах материального взаимодействия – это всего лишь вечное естественное условие существования любых материальных систем. Если с этих позиций объяснять специфическую организацию системы, отношения ее образующие и их изменения во времени, значит, выдавать условия за основу, что и есть источник многих ошибок.
К. Маркс в «Капитале», анализируя труд как процесс взаимодействия человека с природой, как условие человеческого существования в природе, особо отмечал, что «как по вкусу пшеницы невозможно узнать, кто её возделывал, так же по этому процессу труда не видно, при каких условиях он происходит: под жестокой ли плетью надсмотрщика за рабами или под озабоченным взором капиталиста…»[25]. Труд вообще не зависит от тех форм организации общественной жизни, условием существования которых он является. Именно поэтому, формируя понятие о труде, мы имеем полное право абстрагироваться от тех общественных форм, в которых он совершается. Поэтому из труда невозможно объяснить общественный строй определенной исторической эпохи.
К. Маркс основой существования и развития общества считает не труд вообще, а труд в его определенной общественной форме, что выражается понятиями «общественное производство материальной жизни» и «способ производства», – конкретно-исторический тип общественного производства материальной жизни.
Необходимо различать условие и основание материальных систем, а также понимать их единство. Основание – это внутреннее единство, определяющее всё многообразие свойств некоторой формы материального бытия – вещи. Основание получает свое существование только в отношении с другими вещами, от которых оно зависит. Эти вещи – есть нечто внешнее по отношению к основанию, а потому есть условия[26].
Георг Гегель, исследуя диалектику «условия – обусловленного», характеризует условие, прежде всего, как непосредственное наличное бытие. Оно также есть положенное – наличное бытие, соотнесенное с иным, с чем-то, что есть основание. В этом качестве наличное бытие теряет свою безразличную основанию непосредственность и становится его моментом. Условие есть предпосылка основания, оно нечто такое, что должно стать содержанием, материалом основания[27].
Целостность вещи как её отношение с самой собой (основание) не непосредственно, а опосредовано отношениями с другими вещами (условиями). Это значит, что основание есть конкретное субстанциальное единство вещи, формирующееся и сохраняющееся в ее многообразных отношениях с другими вещами.
То, что в науке называется открытой системой, обменом веществ и энергией на языке философии, выражается принципом детерминизма, учением об универсальной обусловленности и всеобщей, закономерной связи всех форм материального бытия. В материальном взаимодействии любая вещь есть одновременно и условие существования другой вещи и основание своего собственного существования. Материальное взаимодействие – есть отношение обусловленности и обоснованности[28].
Из сказанного ясно, что понятие «самоорганизация» может обозначать два различных отношения материального взаимодействия: отношение обусловленности и обоснованности. В теориях динамических систем самоорганизация понимается в аспекте обусловленности, так как акцент делается на открытом характере систем и подчинении их законам термодинамики.
В теории А. П. Руденко, несмотря на предпринятый категориальный анализ самоорганизации, анализ особенностей континуальной и когерентной самоорганизации, а также организации и самоорганизации, самоорганизация понимается только в аспекте отношений обусловленности. Это очевидно, так как степень самоорганизации системы он однозначно связывает с термодинамическими и кинетическими характеристиками процесса, в частности с коэффициентом полезного использования энергии, освобождаемой в процессе обмена. «КПД базисной реакции возрастает вместе с ростом самоорганизации системы и скорость этого роста выше в прогрессивной эволюции, чем в регрессивной…»[29].
К. Маркс в работе «Экономические рукописи 1857-1859 годов», исследуя систему экономических отношений буржуазного общества, обнаружил, что каждое отношение предполагает другое в буржуазно-экономической форме, поэтому каждое положенное есть вместе с тем и предпосылка. Из чего он делает вывод, что «это имеет место в любой органической системе. Сама эта органическая система как совокупное целое имеет свои предпосылки, и ее развитие в направлении целостности состоит именно в том, чтобы подчинить себе все элементы общества или создать из него еще недостающие ей органы. Таким путем система в ходе исторического развития превращается в целостность. Становление системы такой целостностью образует момент ее, системы, процесса, ее развития[30]». К. Маркс, хотя и не использовал понятие «самоорганизация», но из сказанного им вполне можно сделать вывод, что самоорганизация – это процесс развития системной целостности.
В теориях самоорганизации порядок возникает из хаоса, неупорядоченное состояние превращается в организованное состояние. Но при этом процесс развития упорядоченного состояния не исследуется. Наблюдая, например, возникновение ячеек Бенара или когерентного излучения лазера, исследователи ничего не говорят о последующих трансформациях образующихся структур при еще большем рассеянии входящей в систему энергии. Отсюда и одностороннее понимание самоорганизации.
Очевидно, самоорганизация как развитие целостности системы явно обнаруживается в социальных процессах. Исследование самоорганизации социальных системах позволяет правильно понять общие характеристики самоорганизации биологических, химических и иных систем, но не наоборот. Самоорганизация – это процесс развития целостности системы в материальном взаимодействии. Так как взаимодействие есть единство отношений обусловленности и обоснованности, то самоорганизация есть развитие субстанциального единства системы в процессе превращения условий ее генезиса в условия существования. Разработка вопроса о категориальном статусе понятия «самоорганизация» должна считаться с данным положением.
Глава 2. Теория сложности о современных образовательных системах
Ключевые моменты теории сложности. Человеческая цивилизация в XXI веке вступила в эпоху экспоненциально растущей сложности, выражающейся в усилении режима турбулентности, неопределенности, и возникновения новых глобальных рисков. При этом нужно отметить, что происходящий рост сложности и неопределенности при отсутствии классически понимаемой предсказуемости является следствием всеобщего процесса социально-технологического развития, а рост сложности, множественности, разнообразия – это ключевой принцип восходящей эволюционной спирали[31].
Появление теории хаоса и сложности в конце прошлого века[32] создало возможности для более глубокого понимания турбулентных процессов развития природы и общества. Приняв во внимание огромное разнообразие дисциплин, в которых эти возможности были использованы (физика, химия, биология, организационная теория, психология, образование, медицина), можно оценить трудность попыток найти последовательность и язык, использующийся при описании сложных динамических процессов. В контексте понимания этих процессов было несколько серьезных дискуссий о терминологии, которые привели к осознанию необходимости упорядочения относительно определений в области теории сложности.
Теория сложности, разработанная в основном в области физики, биологии, химии и экономики, возникла в некотором смысле из теории хаоса, указав на чувствительность явлений к начальным условиям, которые могут привести к неожиданным и случайным последствиям. Теория хаоса предполагает, что даже очень небольшая степень неопределенности относительно начального условия может расти и вызывать значительные колебания в конкретном процессе. Теория сложности также разделяет представления теории хаоса о целостности, внимании к взаимодействию систем с более крупными системами или средами и отношениям между их составляющими элементами в отличие от редукционистских подходов классической науки.
Теория сложности описывает процессы адаптации, эволюции и развития. Это касается окружающей среды, организаций и систем, которые являются сложными в том смысле, что очень большое количество составляющих их элементов (или агентов) связаны и взаимодействуют друг с другом многими способами. Какой бы ни была природа этих составляющих, система характеризуется постоянной организацией и реорганизацией этих составляющих в более крупные структуры через столкновения, взаимные приспособления и соперничество. Таким образом, молекулы будут образовывать клетки, нейроны – формировать мозги, виды – экосистемы, потребители и корпорации – экономику и так далее. На каждом уровне появятся новые структуры, формирующие новые взаимодействия. Динамика сложных систем по своей природе имеет трансформационный характер.
Одним из наиболее важных понятий теории сложности является понятие «возникновение», которое подразумевает, учитывая достаточную степень сложности в конкретной среде, появление новых и в некоторой степени неожиданных свойств и характеристик. Целое становится, в самом реальном смысле, больше, чем сумма его частей, поскольку возникающие свойства не содержатся или не могут быть предсказанными из сущности составляющих элементов или агентов. Как только система достигает определенного критического уровня сложности, происходит фазовый переход, который делает возможным возникновение новых свойств. Определенный критический уровень разнообразия и сложности может быть достигнут для устойчивого автокаталитического состояния, то есть для поддержания собственного развития системы в определенном направлении. Эта модель позиционирует фазовый переход как основной этап возрастающей сложности, но конкретные детали этого этапа перехода (когда и как это происходит, какие свойства возникают) зависят от конкретных контекстуальных факторов и, вероятно, являются уникальными для этого конкретного контекста.
Многие крупные ученые и философы внесли свой вклад в неизвестную им науку о самоорганизации, не имея четкого представления о том, что они по мере сил пытались выявить законы возникновения. Они пытались решать частные проблемы в определенных сферах познания: как муравьи учатся добывать корм и строить муравейники, почему промышленные комплексы формируются определенными социальными группами, как мозг ребенка учится распознавать лица, как образуются городские кварталы. Общее в этих проблемах то, что сложные системы используют для саморазвития массы относительно «глупых» элементов, а не единственную интеллектуальную «исполнительную власть». Теория сложности отличается от других теорий, которые могут демонстрировать редукционистские тенденции в области исследования и методологии, поскольку предполагает, что динамические взаимодействия и адаптивная ориентация систем позволяет им усложняться. Появляются новые свойства и модели поведения, которые развиваются и меняют старые свойства и модели.
Теория сложности ищет источники и причины изменений в динамической сложности взаимодействий между элементами или агентами, которые составляют определенную среду. Другие теории, ориентированные на редукцию и упрощение в поисках конечной частицы, первосущности, элемента или понятия, которое порождает все другие явления в этой области, безусловно, полезны, когда можно утверждать, что существует такой первичный генеративный источник. Теория сложности принимает существование определенных генеративных элементов в некоторой области, но предполагает, что сфера системного взаимодействия в целом гораздо шире, чем предсказуемо определяется основным генеративным элементом. Теория сложности предполагает, что определяющими являются многообразные взаимодействия между элементами или агентами, которые в той или иной степени ответственны за явления, модели, свойства и поведение системы.
Добавление новых элементов или агентов в конкретную систему умножает количество связей или потенциальных взаимодействий между этими элементами или агентами и, следовательно, количество возможных результатов. Важно понять, что новые свойства и варианты поведения возникают не только из самих элементов, которые составляют систему, но и из множества связей между ними. Линейное добавление новых элементов экспоненциально умножает число связей между этими элементами. Именно в этом переходе от линейного к экспоненциальному порядку и заключается проявление огромной силы сложностной организации.
Очевидным различием между гуманитарными и естественными науками является то, что первым необходимо учитывать разумность агентов систем, которые могут отражать и формулировать стратегии. Это означает необходимость принятия во внимание сознательной интенциональности человека, определяемую средой, которая состоит среди прочего из других сознающих людей. Таким образом, в социальных системах акцент смещается с универсализированной сущности на внимание к контекстуализированной и комплексной целостности, на многофакторные корреляции вместо простой причинности. Теория сложности предполагает, что новые свойства и варианты поведения проявятся из этих корреляций, но важно учитывать и то, что может быть мало телеологически вмененных причинно-следственных связей между известными начальными условиями и новыми возникающими явлениями.
Понятия масштаба и сложности лежат в основе принципа эмерджентности. Новые свойства или варианты поведения появляются, когда достаточное количество составляющих элементов или агентов объединяются, образуя сложное расположение невероятных масштабов. Принцип возникновения все более сложных сетей из составляющих элементов используется для объяснения происхождения жизни и сознания. На каждом уровне сложности появляются новые свойства, требующие для объяснения и понимания новых гипотез, концепций и обобщений.
Теория сложности в целом – это теория изменений, эволюции и адаптации, причем часто через сочетание сотрудничества и конкуренции. Классические прямые причинно-следственные модели, эпистемологические принципы линейности, предсказуемости и редукционизма, атомистический, аналитический и фрагментарный подходы к пониманию явлений сменяются органическими, нелинейными и целостными подходами, в которых важны отношения внутри взаимосвязанных сетей[33]. Некоторые из постулатов теории сложности не являются принципиально новыми, но объединение нескольких ключевых моментов в более или менее едином целом придает этой теории привлекательность и импульс для развития.
Теория сложности определяется дискурсом «парадигмы сложностности» (Э. Морен)[34], ориентированным на процесс мышления в различиях при сохранении их перцептивно-коммуникативной связанности и системно-сетевой гетерогенности. Данный дискурс предполагает переосмысление накопленного ранее классического и неклассического опыта познания и социотехнического проектирования новых реальностей, возможных онтологий и цифровых миров. Это переосмысление должно опираться на принцип преемственности, на некий обобщенный принцип соответствия между новыми и предшествующим ему методологическими подходами, ориентированными в первую очередь на нередукционистски осмысленные концепты системы и сети, главная особенность которых состоит в их междисциплинарных и трансдисциплинарных притязаниях.
Указанная особенность дает основание некоторым авторам (например, Ф. Капре) некритически, нерефлексивно пользоваться гибридным системно-сетевым языком для «построения рамок, которые интегрируют биологические, когнитивные и социальные измерения жизни», подчеркивая при этом, что их «цель не только предложить унифицированный взгляд на жизнь, разум и общество, но также развить когерентный, системный (systemic) подход к некоторым критически важным проблемам нашего времени»[35]. Ф. Капра отмечает далее, что его подход имеет истоком теорию сложности (complexity theory). Здесь с Капрой можно было бы согласиться в том случае, если бы была уверенность, что такая «теория всего» в принципе возможна. Однако предпочтительней мыслить системную и сетевую парадигму как некий гетерогенный симбиоз в рамках более общей постнеклассически ориентированной парадигмы сложностности.
Сложные адаптивные системы воспринимают внешние влияния окружающей среды, а затем вносят свои коррективы, чтобы успешно выжить в этих изменениях внешней среды. Процессы, которые способствуют такой адаптации, включают самоорганизацию и автокатализ, где катализатор изменений находится в самой системе, которая выступает в кооперативной целостности с окружающей его средой. Когда самоорганизация эффективна, эта система характеризуется адаптивностью, открытостью, обучаемостью, коммуникативностью и усложнением. Самоорганизованные изменения и появление различных сложных адаптивных систем происходит в непредсказуемых нелинейных средах через автокатализ, сетевые отношения, дифференциацию, коэволюцию, обратные связи и распределенный порядок[36].
Самоорганизация дает системе в целом и ее составным элементам возможность выживания путем увеличения дифференциации, так как они становятся непохожими на другие системы, и, таким образом, их уникальность обеспечивает им нишу в мире и способствует выживанию. В конкурентной борьбе эта уникальность, хотя и вынужденная, дает некоторые гарантии выживания. Нужно при этом учитывать, что чрезмерное отличие, как и чрезмерное сходство, может угрожать системе. Поэтому требуется найти свою особую нишу для выживания, будучи как похожим, так и отличным от других, хотя это довольно сложно. В этом проявляется частично антиномическая природа некоторых аспектов теории сложности: сотрудничество наряду с конкуренцией, сходство вместе с различием, индивидуальность в коллективности, связь вместе с разделением, необходимое отклонение с необходимым соответствием, разнообразие с единообразием, частичная предсказуемость с непредсказуемостью.