Представления о линейной, многолинейной и нелинейной эволюции

Перейдем к описанию динамики систем. Введем основные определения. Под поведением (функционированием) системы понимается ее действие во времени. Изменение структуры системы во времени можно рассматривать как эволюцию (генезис) системы. Для эволюционных теорий характерен поиск универсальных принципов и моделей развития систем. В классической модели эволюции развитие имеет постепенный, непрерывный и восходящий, кумулятивный и необратимый характер. Предполагается, что система, например социальная система, развивается по аналогии с биологическим организмом, при этом какие-то важные показатели неуклонно увеличиваются. Теоретики доказывают, что в процессе эволюции неуклонно растут: сложность и дифференциация; адаптивность и разнообразие; рациональность и свобода; урбанизация и бюрократизация. Но следует обратить внимание на два перспективных направления совершенствования теории эволюции: концепцию многолинейной эволюции и концепцию «прерывистого равновесия». Эти идеи особенно развиваются в применении к высокоорганизованным системам (социокультурным, организационным и экономическим изменениям). Например, Ю.Н. Тынянов, рассматривая литературную эволюцию, а именно, популярности литературного жанра, отмечал, что эволюционные процессы протекают не планомерно, а скачкообразно. В эпоху разложения какого-либо жанра последний из центра перемещается на периферию литературного процесса, а на его место из мелочей литературы, из ее низин всплывает в центр новое явление⁹⁶. Американский антрополог Дж. Стюард считал, что в эволюционные изменения многоплановы и мультилинейны. Аналогичную схему эволюционного процесса разработали профессора Токийского университета Я. Мураками, С. Кумон и С. Сато, анализируя особенности японской модели модернизации. По мнению японских ученых, современные теории модернизации должны основываться на признании многолинейного характера исторического процесса (исторической эволюции), так как на каждой новой ступени общественного развития ведущей может стать одна из линий эволюции, игравших «периферийную» роль на предыдущей стадии⁹⁷. Этот же круг идей развивает И. Валлерстайн⁹⁸.

В теориях эволюции до последнего времени доминировала идея постепенного, непрерывного развития, основанного на процессах адаптации и естественного отбора. Однако в последние годы все более популярной становится концепция «прерывистого равновесия». Теория прерывистого равновесия впервые сформулирована биологами Н. Элдреджем и С. Гоулдом в 1972 г. По их мнению, биологические, макроэволюционные изменения носят характер вспышек. Длительные периоды постоянства (застоя) сменяются кратковременными быстрыми изменениями, в процессе которых и происходит образование новых биологических видов. В данную схему укладывается разработанная П. Куном модель чередования этапов «нормальной» науки и революционных переходов к новой научной парадигме. Кстати, и саму теорию прерывистого равновесия называют новой эволюционной парадигмой.

Можно предположить, что философия по отношению к науке играла роль периферии. Очень часто разработанные философами идеи и концепции в случае необходимости (кризиса научного знания?) из философии перемещались в науку и присваивались наукой. Можно также предположить, что мы неправильно оценивали мистику. Многие научные идеи были подсказаны науке восточным мистицизмом (перемещены оттуда). Об этом пишет Фритьоф Капра⁹⁹.

Следующее понятие динамики систем – цель системы, то есть предпочтительное для нее состояние. Целенаправленное поведение – стремление достичь цели. В телеологии как идеалистическом философском учении считалось, что можно описать и истолковать законы Вселенной, используя концепцию «конечных причин» целей, которые относятся к будущему. Телеологический взгляд на Вселенную, развитый еще античными философами, был отвергнут во времена Галилея и Ньютона, когда механистические концепции в физике позволили объяснить законы движения на основе предшествующих причин без использования метафизических «конечных причин». Однако господствующие долгое время механистические взгляды на Вселенную были неспособны объяснить многие явления, происходящие в живой природе и человеческом обществе.

Кибернетика заново ввела понятие целевого (телеологического) объяснения в научный оборот. Важность принципа обратной связи была осознана при разработке технических систем. Обратная связь – воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования. Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной, если ослабляет – отрицательной. Положительная обратная связь может приводить к неустойчивым состояниям, тогда как отрицательная обратная связь обеспечивает устойчивость системы. С помощью отрицательных обратных связей органические системы поддерживают свою жизнедеятельность. Например, тяжелая физическая работа уменьшает количество кислорода в крови человека. Однако учащенное дыхание (при физической работе) увеличивает приток кислорода к легким, что ведет к пополнению запаса кислорода в крови. В качестве примера положительной обратной связи можно рассмотреть проблему инфляционных ожиданий. Рост инфляционных ожиданий вынуждает людей делать больше покупок, чем необходимо. Увеличение спроса приводит к росту цен и усиливает инфляцию, что в свою очередь способствует повышению инфляционных ожиданий.

Одним из первых, кто осознал роль обратной связи в познании поведения систем живой и неживой природы, был Норберт Винер, который считается отцом кибернетики. Начальные идеи кибернетики разработаны группой ученых, которую возглавлял Н. Винер. В 1943 г. появилась историческая статья «Поведение, целенаправленность и телеология», где впервые показано принципиальное единство ряда задач, в центре которых находятся проблемы связи и управления в природе и технике.

Винер отмечал, что, выбирая термин «кибернетика», происходящий от греческого «кормчий», «мы тем самым признавали, что первой значительной работой по механизмам с обратной связью была статья о регуляторах, опубликованная Кларком Максвеллом в 1868 году… Мы хотели также отметить, что судовые рулевые машины были действительно одними из первых хорошо разработанных устройств с обратной связью»¹⁰⁰. Он считал, что существование отрицательных обратных связей у живых существ является главной особенностью, отличающей живую природу от неживой. Технические системы обладают обратной связью по воле конструктора. Следует отметить, что за 15 лет до Винера А.П. Анохин также утверждал, что наличие отрицательных обратных связей обеспечивает устойчивость организмов и создает у живых существ стремление к сохранению гомеостазиса. Еще ранее А.А. Богданов писал, что для развития организации любой природы необходимы отрицательные и положительные обратные связи.

В 70-е годы XX века столетия теория систем столкнулась с затруднением, которое заключалось в том, что ключевые понятия классического системного анализа в социологии и биологии ориентированы на изучение систем в статическом состоянии, когда изменений нет или они несущественны. В такой ситуации адекватным было понимание системы как целого, зафиксированного устойчивой структурой взаимодействия элементов. Однако если мы начнем наблюдать за динамикой системы, т.е. за изменениями конкретной системы во времени, то легко убедимся, что четкость и ясность основных системных понятий начинает размываться.

Например, проанализируем функционирование системы МГУ за последние 25 лет. За этот период сменилось несколько ректоров, появились новые факультеты, поменялось государство, изменилась идеология. Что можно сказать о МГУ как о социальной системе, изменилась ли она настолько, что нужно говорить о разных социальных системах, или она сохранила свою тождественность?

Размышляя над проблемами тождественности органических систем, биологи пришли к выводу, что ключевым понятием теории живых систем должна стать организация, а не структура. Организация определяет главные отношения, которые конституируют системы как целое, тогда как структура системы, т.е. взаимодействие элементов, может меняться. Одна система может иметь несколько структур, меняя их с тем, чтобы лучше взаимодействовать с внешней средой. Можно сказать, что система осуществляет структурное сопряжение с другими системами и внешней средой.

Чилийские биологи У. Матурана и Ф. Варела, пытаясь определить отличие живых систем от неживых, ввели понятие «аутопойезис» (самотворение, самопорождение, самовоспроизведение). Аутопойезис – сохранение своей организации (единства и целостности), в то время как сами компоненты непрерывно или периодически распадаются и возникают, создаются и уничтожаются, производятся и потребляются. По мнению Матураны, процессы аутопойезиса свойственны не всем социальным системам, а только «естественным», примерами которых являются семьи, клубы, политические партии.

М.А. Розов называет высокоорганизованные системы куматоидами (для куматоидов характерно постоянство формы и непостоянство вещества: вещество не сохраняется, сохраняется форма). «Например, что такое Московский унверситет? Это, конечно, студенты, но они полностью меняются с периодичностью в пять лет, а Московский университет остается Московским университетом. Это преподаватели, но и они меняются, хотя и не с такой строгой периодичностью … Уже Леонардо да Винчи обращает внимение на один факт, который, по-видимому, его впечатляет. “Многочисленны случаи … когда волна бежит от места своего возникновения, а вода не двигается с места, – наподобие волн, образуемых в мае на нивах течением ветров: волны кажутся бегущими по полю, между тем нивы со своего места не сходят”¹⁰¹ … Мы предлагаем называть все явления подобного рода куматоидами (от греческого kuma – волна). Специфическая особенность куматоидов – их относительное безразличие к материалу, их способность как бы “плыть” или “скользить” по материалу подобно волне. Этим куматоиды отличаются от обычных вещей, которые мы привыкли идентифицировать с кусками вещества»¹⁰². Примером куматоида может служить и сама наука (институт науки).

В 80-е годы все большее внимание исследователей привлекает проблема самоорганизации (появление организации, сложной структуры, в хаотической среде благодаря флуктуации). Например, описание процесса самоорганизации у термитов¹⁰³ – построение термитника. Предполагается, что первая стадия – основание термитника – является результатом беспорядочного поведения термитов. Термиты приносят и беспорядочно разбрасывают комочки земли. Каждый комочек пропитывается гормоном, привлекающим других термитов. Случайным образом в этом процессе возникает флуктуация – несколько большая концентрация комочков земли в окрестности некоторой точки. Повышенная концентрация гормонов привлекает к этой точке большее число термитов. Процесс концентрации термитов усиливается благодаря положительной обратной связи. Постепенно возникают «опоры» термитника.

В теории диссипативных структур, развиваемой И. Пригожиным и его школой, первоначально изучались процессы самоорганизации в физико-химических системах. До работ Пригожина в естествознании в основном изучались равновесные структуры. Если систему с равновесной структурой изолировать от внешней среды, то ввиду инертности данная равновесная структура может существовать бесконечно долго. Равновесную структуру можно рассматривать как результат статистической компенсации активности микроскопических элементов (молекул, атомов). Однако в биологических и социальных системах ситуация, как правило, другая: система открыта (незамкнута) и, более того, существует потому, что она открыта, питается потоками вещества, энергии, информации, поступающими из внешнего мира. В открытых системах случайные флуктуации «пытаются» вывести систему из равновесного состояния. В реальных системах незначительные флуктуации, как правило, подавляются, и система остается стабильной. Если же силы, действующие на систему, становятся достаточно большими и вынуждают ее достаточно далеко уйти от положения равновесия, то состояние системы становится неустойчивым. Некоторые флуктуации могут не затухать, а усиливаться и завладевать всей системой. В результате действия положительной обратной связи флуктуации усиливаются и могут привести к разрушению существующей структуры и переходу в новое состояние. Причем возможен переход и на более высокий уровень упорядоченности, называемый диссипативной структурой. Возникает явление самоорганизации.

Исследуя динамику сильно неравновесных систем, И. Пригожин приходит к следующим выводам: «Когда система, эволюционируя, достигает точки бифуркации, детерминистическое описание становится непригодным. Флуктуация вынуждает систему выбрать ту ветвь, по которой будет происходить дальнейшая эволюция системы… Существование неустойчивости можно рассматривать как результат флуктуации, которая сначала была локализована в малой части системы, а затем распространилась и привела к новому макроскопическому состоянию»¹⁰⁴.

Известный американский футуролог О. Тоффлер в предисловии отмечает, что «пригожинская парадигма особенно интересна тем, что она акцентирует внимание на аспектах реальности, наиболее характерных для современной стадии ускоренных социальных изменений: разупорядоченности, неустойчивости, разнообразии, неравновесности, нелинейных соотношениях, в которых малый сигнал на входе может вызвать сколь угодно сильный отклик на выходе, и темпоральности – повышенной чувствительности к ходу времени»¹⁰⁵. Принципы, разработанные Пригожиным для анализа химических процессов, были распространены на широкий класс явлений в физике, молекулярной биологии, процессов эволюции в биологии, а затем и социологии.

Одно из основных понятий современной нелинейной науки – бифуркация. В точке бифуркации система как бы делает выбор, который определяет ее дальнейшую эволюцию. Ю. Лотман считает, что целесообразно рассмотреть два типа социальных процессов. В первом типе социальных процессов события носят внеличностный характер, так как участники процесса практически лишены права выбора. Можно сказать, что люди играют роль частиц в броуновском движении гигантских социальных процессов (развитие общественных формаций, классовые, национальные движения). Второй тип социальных процессов связан с событиями, которые совершаются через сознание людей и с помощью этого сознания. «Человек оказывается перед возможностью выбора поведения и неизменно соотносит свои действия с образом цели, представлением о результатах»¹⁰⁶. Таким образом, там, где социальный процесс предстает как множество альтернатив, выбор между которыми осуществляется интеллектом и волей человека, необходим поиск новых и более сложных форм и моделей причинности. Ю. Лотман предлагает рассматривать социальный процесс как многофакторный поток. «Когда достигается точка бифуркации, движение как бы останавливается в раздумье перед выбором пути»¹⁰⁷. Из этой точки может выходить несколько равновероятностных устойчивых траекторий развития. В этом моменте социального процесса люди имеют возможность осуществлять выбор. «Как бы ни были бессильны при нормальном течении истории эти факторы, они оказываются решающими в момент, когда система задумалась перед выбором. Но, вмешавшись в общий ход процесса, они сразу же придают его изменениям необратимый характер… замкнутые фигуры – круг, треугольник, квадрат – символизируют высшие надчеловеческие силы; крест, перекресток уже в санскрите означал выбор, судьбу, человеческие начала: разум и совесть. Перепутье предоставляет выбор идущему»¹⁰⁸. Не следует забывать, что в изученных физических, химических и биологических системах точек бифуркации не так уж много. Типичным является устойчивое состояние, устойчивое развитие. Поэтому представители более точных, естественных наук не одобряют слишком частое и вольное использование термина «бифуркация» политологами и историками. Социальные системы от природных отличает прежде всего то, что эти системы способны делать осознанный выбор.

Немецкий ученый Г. Хакен назвал теорию самоорганизации синергетикой (теорией совместного действия). Синергетика изучает такие взаимодействия элементов системы, которые приводят к возникновению пространственных, временных или пространственно-временных структур в макроскопических масштабах. Особое внимание уделяется структурам, возникающим в процессе самоорганизации. «С более общих позиций можно считать, что и теория динамических систем, и синергетика занимаются изучением временной эволюции систем. В частности, математики, работающие в теории бифуркаций, отмечают, что в центре внимания синергетики (по крайней мере в современном виде) находятся качественные изменения в динамическом (или статическом) поведении системы, в частности при бифуркациях. Наконец, синергетику можно рассматривать как часть общего системного анализа»¹⁰⁹.

Таким образом, теория катастроф, системная динамика, теория диссипативных структур «самоорганизовались» в новую междисциплинарную науку – синергетику. Наряду с теорией относительности, квантовой физикой теория хаоса оказывает все более заметное влияние на парадигмы обществоведения. Высказывается надежда, что теория хаоса послужит углублению взаимопонимания между представителями естественных и гуманитарных наук.

В древние времена хаосом называли неупорядоченную, бесформенную массу, из которой возникло все сущее. Самоорганизацией называется переход от хаоса к порядку. В состоянии хаоса поведение системы непредсказуемо. Точнее, нельзя предсказать конкретное состояние, проследить заданную траекторию на длительном временном интервале. Однако вероятностные, усредненные характеристики могут быть спрогнозированы. Рассмотрим в качестве примера наклонный желоб, по которому течет вода. Если бросить в него разноцветные песчинки, то они стройными рядами поплывут вниз. Попробуем положить в желоб несколько камней. Спокойное течение сменится турбулентным. Траектории песчинок, определяемые завихрениями и водоворотами, станут трудно прогнозируемыми. Две в начале близкие песчинки к концу пути могут оказаться далеко друг от друга. Однако интегральные характеристики системы (например, количество жидкости, вытекающей из желоба в единицу времени) могут вести себя достаточно устойчиво.

Таким образом, в сложных системах часто возникает порядок (устойчиво функционирующая структура), симметрия в развитии. Самоорганизация является принципом развития сложных систем. Для процессов самоорганизации в пространстве и времени необходимы следующие условия: 1) относительная открытость системы, которая предполагает наличие определенных потоков в нее и из нее (вещества, энергии, информации для нелинейной системы вообще и капитала, товаров, человеческих ресурсов и т. д., если это социальная система); 2) нелинейное поведение системы, которое определяется ее сложностью, богатым набором самых разнообразных ресурсов; 3) наличие элемента случайности как нарушения однообразия (например, случайности природного происхождения или случайности научно-технического плана и т.д.); причем новое, ранее не бывшее, является самой подлинной случайностью; 4) наличие управляющих параметров.

Открытость системы одновременно вынуждает (в открытой системе наряду с преумножением происходит утечка ресурсов) и способствует накоплению системой самых различных ресурсов (экономических, социальных, физиологических, психологических, интеллектуальных), при помощи которых система может противостоять неожиданным изменениям в окружающем ее мире. Случайность может быть как внешнего (например, природный катакликзм), так и внутреннего характера (например, болезнь). Разделение случайностей на внешние и внутренние носит относительный характер. Как внешний случай может перейти во внутренний, так и внутренний может стать внешним.

Параметр – это основное системное свойство, которое играет весьма важную роль в поведении системы. Управляющие параметры социальной системы играют важную роль в качественном поведении социальной системы. Когда у системы отмечаются управляющие параметры, это не означает, что внутри системы ведется сознательное управление. Управляющие параметры входят в систему описания познаваемого объекта. Управляющие параметры, если не доказано действительное сознательное управление, представляют внутреннюю логику системы описания.

Если управляющие параметры имеют критические точки, за которыми поведение системы коренным образом меняется и возникают новые разновидности решений, то такие управляющие параметры называют бифуркационными. Так, бифуркационными параметрами макроэкономического уровня системы могут быть коэффициенты производительности (эффективности) труда, интегрированные характеристики (например, валовой национальный продукт) и т. д. На микроуровне это могут быть различные характеристики социального взаимодействия.

Поведение сложных систем можно рассматривать, как говорят, в линейном приближении. Это верно тогда, когда состояние системы устойчиво. Критерий устойчивости системы заключается в малых колебаниях около положения равновесия. В устойчивых системах существует одна система связей – функционирования. Если же система находится вблизи порога устойчивости, но еще устойчива, то даже небольшое возмущение может стать причиной непропорционально крупных изменений, наступающих при потере устойчивости, нарушении внутренней структуры и организации системы, которые затем приводят к хаосу. Внезапные переходы организации системы в новое состояние, после чего наступает следующая стадия эволюции, называются бифуркациями.

Модели самоорганизации открывают перед нами неустойчивый мир (находящийся в хаотическом режиме), в котором малые причины порождают большие следствия. Малые воздействия на систему вблизи границы устойчивости могут привести к непропорционально большим последствиям. Так, в 1914 г. Европа стремительно развивалась, вооружалась и находилась на пороге устойчивости. Убийство эрцгерцога Фердинанда оказалось малым, но достаточным возмущением для того, чтобы опрокинуть хрупкую системы европейской безопасности и ввергнуть Европу в непредвиденный хаос мировой войны. И только по прошествии 40 лет Европа перешла в новое состояние относительно спокойного развития.

Множество точек, к которым притягиваются траектории динамических систем, называются аттрактором. Аттракторы являются математическим образом установившихся режимов. Для устойчивых равновесных систем аттракторами чаще всего является либо точка, тогда переменные не меняются во времени, либо цикл, тогда система испытывает периодические колебания.

Если система находится в неустойчивом состоянии, то ее траектории могут притягиваться к странному аттрактору. Странный аттрактор в некоторых случаях похож на клубок траекторий, напоминающих две склеенные друг с другом ленты. Если наблюдать за поведением точки, характеризующей состояние системы, на экране дисплея, то можно увидеть, что точка «бегает» по аттрактору, случайно (хаотично) подается то на левую, то на правую ленту. Переход системы в режим странного аттрактора означает, что в ней наблюдаются сложные непериодические колебания, которые очень чувствительны к незначительным изменениям начальных условий. Такой режим может быть назван хаотическим.

Странный аттрактор, определяющий хаотическое поведение системы, часто занимает ограниченную область фазового пространства. Поэтому, хотя траектории разбегаются с экспоненциальной скоростью, убежать за границы странного аттрактора они не могут. Следовательно, определение границ области хаоса может позволить получить оценки поведения системы. Можно ли управлять подобными системами? Не только можно, но и нужно. Чувствительность такой системы позволяет вывести ее из хаотического состояния с помощью очень малых, но точных и своевременных воздействий.

Одни теоретики считают, что социальные системы должны избегать хаотических состояний. Но далеко не все теоретики считают, что хаоса следует избегать. Верящие в животворную силу хаоса, наоборот, полагают, что чем он окажется обширнее, глубже, тем более эффективный порядок смогут породить творческие силы самоорганизации.