Kitabı oku: «Предмет философии – качественные преобразования», sayfa 3
Суммативная и целостная системы
А. Холл А. и Р. Фейджин выделяют подходящее описание систем, отличных от целостных: «Противоположным случаем является поведение объекта, состоящего из совокупности частей, совершенно не связанных между собой: здесь изменение в каждой части зависит от самой этой части. Изменение в такой совокупности является физической суммой изменений в ее отдельных частях. Такое поведение называется обособленным, или физически суммативным» (22, с. 262–263).
При изучении процесса развития удобно иметь в виду два различных типа систем. Первый, удачно определенный Холлом и Фейджином как суммативный тип, «суммативная система», образуется совокупностью однородных объектов, которые можно принять как тождественные и тем удовлетворить основное требование формалистики. Такие системы изучают с правомерным употреблением понятия множества и использованием уравнений количественных изменений, зависимых от времени при тех или иных способствующих росту или препятствующих ему обстоятельствах.
Для такого рода систем полезно выделить основание суммации, чтобы не иметь дела с бессмысленным набором предметов. В природе накопление однородных объектов бывает обусловлено какими-либо естественными причинами. Ими могут быть космические или геологические процессы, благоприятные условия для размножения данного вида растений или животных, направленные изменения климата и т. п. Выделив основание системности, а это выделение само свидетельствует о том, что мы постигли неслучайные явления в природе, которые обеспечили суммацию объектов, мы тем самым исключаем произвольность анализа. Искусственные системы, если не иметь в виду всевозможные выдумки, используются чаще всего для воспроизводства естественных ситуаций. В экспериментах создают условия существования совокупности объектов, формируя таким образом суммативную систему.
Множество явлений, послуживших примерами для разработок теории качественных переходов в физике, химии и биологии, представлены в своем начальном состоянии именно такими системами. Например, в лазерах атомы в нормальном состоянии спонтанно излучают фотоны, разные по частоте, фазе и направлению. Они в этом качестве не упорядочены, а тот факт, что они объединены в кристалле, делает совокупность таких атомов суммативной системой по основанию кристалла. То же самое можно сказать о состоянии пара в камере Вильсона. Он содержится в ней, оставаясь в хаотичном несвязанном виде. При изучении образования колоний у коллективных амеб (Dictyostelium discoideum) первоначальная популяция состоит из независимо распределенных одноклеточных организмов, которые самостоятельно способны поддерживать гомеостаз при наличии достаточного количества бактерий. Основанием служит благоприятная область их существования. При этом каждый элемент суммации сам по себе может рассматриваться как собственно целостная система.
Когда же происходит преобразование системы и в ней формируется устойчивая внутренняя взаимосвязь, закономерность взаимодействия выражается понятием структура, а система предстает как целостная система. Для суммативной системы нужно определить основание суммации, без чего, кажется, не имеет смысла приписывать агрегации всевозможных объектов понятие «система». Для целостной системы выявлять внешнее основание ни к чему: система обладает внутренним единством и выступает как отдельное самостоятельное качество. Параметры, характеризующие начальное состояние и совершенный итог преобразований настолько различны, что едва ли уместно обозначать их одним понятием. Разумнее сохранять неоднозначность в понятиях и представлять процесс развития как преобразование суммативной системы в целостную.
Имея в виду параметры воздействия, отметим, что при подпороговой величине по внешним проявлениям нет возможности различить целостность (связанность элементов) и суммативность (их обособленность). Воздействие минимальной величины получает соответственный, как правило, равный ему ответ. Порог может быть своего рода характеристикой целостности. В системе пружина-груз порог определен не их связью, а только пружиной – она целостна, а система суммативна.
Естественно задать вопрос: чем вызвано наличие порога, что определяет его значение? Хорошо известно, что у атомов химически активными (валентными) являются те электроны, которые не имеют парных по спину электронов, иначе говоря, атомы «не насыщены по спину». Добавочная (сверх кулоновской) энергия взаимодействия, то есть обменная энергия, положительна при параллельных спинах, что приводит к отталкиванию. В случае же электронов с противоположными спинами обменная энергия отрицательна, отчего энергетически выгодно объединение атомов и образование молекулы. При сближении таких атомов их электронные оболочки перекрываются, электроны образуют единую оболочку, которая окружает оба ядра. Аналогичное явление имеет место и при многих других видах связи атомов в молекулы. Для всех них характерно расположение атомов на расстоянии, отвечающем равновесному взаимному положению ядер в молекуле с минимумом потенциальной энергией. «Глубина потенциальной ямы» характеризует значение энергии связи, которую надо затратить для разъединения атомов. Это и есть критическая величина (порог) воздействия, которая служит как бы энергетическим параметром целостности молекулы.
В этом виде взаимодействия можно выделить следующие факторы. В нем участвуют гомогенные по структуре элементы – атомы, молекулы, – но находящиеся в противоположных состояниях. Связь возникает либо если спины электронов + ½ и – ½, либо из-за положительных и отрицательных зарядов, либо от разнонаправленной поляризации и т. п. При этом противоположные стороны как бы «проникают друг в друга», возникает некоторая общность (часто общая часть), которая обеспечивает уменьшение совместного энергетического состояния по сравнению с суммой раздельных. Вследствие этого каждая из них получает определенность состояния внутри системы через «свою» противоположность, а обе стороны несут на себе влияние целого, результата их взаимосвязи. Диалектик назвал бы все вместе как противоречие, единство противоположностей, имея в виду эту особенность состояния. Такого рода взаимосвязь обусловливает существование целостной системы.
Но именно в ней и заключается основная проблема формализации. Элемент в такой взаимосвязи теряет самостоятельность и не может быть введен в некоторое множество тождественных элементов, поскольку внутри целого элементы обязаны обладать противоположностью состояний, а благодаря связи быть подчиненными их единству. Целостная система при подобных математических исследованиях должна рассматриваться как единый объект.
Рассмотренный пример связи двух атомов удобен как базовый для понимания более широких систем. При последующем присоединении атомов и образовании таким путем, например, металла лития, атом которого имеет один электрон на внешней оболочке, валентные электроны сливаются в одну электронную оболочку, охватывающую все цепочки атомов, или соединение цепочек в единую трехмерную решетку. Благодаря этому любой кусок такого металла можно рассматривать как одну гигантскую молекулу. Энергия связи атома увеличивается за счет взаимодействия уже не с одним, а несколькими соседними атомами. Аналогичные взаимосвязи действуют и во многих макромолекулах с объединяющими их общими электронными оболочками, что можно представить как дальнодействующие связи, придающие устойчивость и функциональное единство всей системе. Вполне возможны и цепочечные соединения последовательностей попарных взаимосвязей, как в соединениях мономеров в полимеры; в частности, таким путем строятся нуклеиновые кислоты из нуклеотидов. Но для единства организма нужно иметь в виду влияния, охватывающие всю систему.
В организме действуют подсистемы противоположных функций на всех уровнях иерархической структуры. Таковы парасимпатическая и симпатическая подсистемы вегетативной нервной системы; ядра внутри отделов ЦНС, регулирующие работу всех важнейших функций жизнедеятельности организма: насыщение – голод, вдох – выдох, систолия – диастолия и т. п. Но для целостности организма даже этих взаимосвязей недостаточно. Они к тому же охвачены едиными для всего организма системами, прежде всего кровеносной, лимфатической и нервной, что обеспечивает целостное функционирование всей иерархии клеток, органов, подсистем организма.
Эшби оценивал самоорганизующуюся систему по переходу «от плохой организации к хорошей» (26, с. 328). В переходном процессе этот момент, скорее всего, проявляется в промежуточных стадиях развития, когда возникающие локальные взаимосвязи пока еще не охватывают всю систему и потому выглядят как «плохая организация». Эшби придавал иной смысл этому определению.
«…Организация (будь то кошка, автопилот или нефтеочистительный завод) считается “хорошей” тогда и только тогда, когда она действует так, чтобы удерживать определенное множество переменных – “существенные” переменные – в определенных границах. Таковы все механизмы гомеостаза, как в первоначальном смысле Кэннона, так и в обобщенном смысле…Организация хороша, если она делает систему устойчивой относительно некоторого состояния равновесия» (26, с. 323–324).
Но если иметь в виду различные внешние воздействия, способные вывести систему из равновесия, то понятия «хорошая организация» и «плохая» окажутся зависимыми от параметров среды. Тогда оценка степени организованности машины касалась бы престижа создателя рассматриваемой искусственной организации для работы в данной среде и только.
Когда же речь идет о естественном процессе развития, то будет едва ли уместно выдвигать подобный критерий организованности природного объекта. То, что ребенок сначала тянется к огню, так как такова организация его мозга, а затем при новой организации избегает огня, говорит не о плохой или хорошей имевшейся организации, а о развитии и формировании иной, более сложной системы. Понятие «плохая» в контексте Эшби может быть отнесено ко всем животным, поскольку они не достигли человеческих возможностей, да и к нам, живущим сегодня, полагая более высокий интеллект людей будущего. К сформировавшимся системам (неискусственным) применение такой оценки потребует критерия организации, которая непременно окажется зависимой от уровня сложности организации самого судьи.
Другое дело, когда говорится о стадиях формирования целостной системы. К промежуточному ее состоянию не подходит всецело ни характеристика суммативности, ни целостности или, напротив, присутствует определенная степень и того и другого. Ее структура еще не сформировалась, система не функционирует как единое целое, и можно определять ее как пока что недостаточно организованную систему. Когда в камере Вильсона вторгнувшаяся частица образует трек конденсированного пара, то возникшие капли жидкости свидетельствуют о фазовом переходе пара в жидкость, но отнюдь не во всем объеме камеры. Лишь конечный результат можно было бы охарактеризовать как завершенный акт преобразования. Промежуточное состояние характеризуется тем, что жидкостная организация образовалась лишь частично. Процесс не завершен. Можно, конечно, посетовать на плохую структурированность системы.
Хочу подчеркнуть различие в употреблении понятий «организация» и «структура». «Организацию» разумнее применять к искусственным созданиям людей, будь то машины или произведения искусства, а также государственные, общественные, производственные и прочие их объединения. Но целостные системы характеризуются структурой внутренней взаимосвязи.
Развитию подлежат суммативные, но не целостные системы
Подобное утверждение столкнется с проблемой развития отдельного индивида. Конечно, никто не станет отрицать, что человек способен к развитию. Процесс обучения, познания сам по себе есть именно такой процесс. Даже высшие животные от рождения и до их конечного становления как взрослых особей многому научаются, а значит, и они развиваются. Все это верно. И все же есть основание утверждать: развитию подлежат суммативные, но не целостные системы.
Приведем такие обобщенные рассуждения. Если вследствие энтропийных процессов происходит нарушение равновесного состояния системы, то она стремится непосредственно или опосредованно восстановить свою целостность. Гомеостаз вполне понятен. Все его механизмы работают на поддержание структурного единства. Развитие же предполагает формирование новой структуры. Для этого системе необходимо преодолеть собственные гомеостатические возможности, их автоматически возникающую активность и преобразоваться в иную систему, в которой гомеостатика, присущая прежней системе, не должна доминировать. Иначе говоря, системе следует саморазрушиться, чтобы возродиться в виде другой системы с совершенно новой структурой – совершить своего рода сансару.
Помимо общих рассуждений, можно привести и факты, свидетельствующие в пользу этого утверждения. Известно, что живые существа, очень хорошо адаптированные к среде их обитания, плохо приспосабливаются к измененным условиям жизни. Чем более устойчив, совершенен организм, тем хуже он подвержен изменениям, даже полезным. Этот момент очень часто сказывается при выработке условных рефлексов. Образование рефлекса легче протекает у молодых, чем у взрослых, упрочненных в своем бытии особей. Большие сложности возникают, когда ранее сформировавшаяся реакция оказывается столь прочной, что, несмотря на наказания, вновь и вновь воспроизводятся ошибочные, даже вредные действия. Если в новообразованных рефлексах сказывается немало случайных факторов, то действия целостных систем первичных уровней организма, которые возникли миллионы, миллиарды лет тому назад и которые благодаря воспроизводству и отбору очистились от многих ненужных элементов, развертываются по строго закрепленному типу, по типу «все или ничего». Развитие обеспечивается не ими, а новыми системами, формирующимися на базе прежних, участвующих уже в качестве элементов систем более высокого уровня.
Мое представление о неизменности структуры целостной системы, по существу, согласуется с утверждением Эшби – «никакая машина не может быть самоорганизующейся в этом смысле» (26, с. 329). Он приходит к выводу: «…Так как выражение “самоорганизующаяся” ведет к укоренению весьма путаного и противоречивого представления о данной проблеме, это выражение, вероятно, вообще не следовало бы употреблять» (Там же).
Берталанфи базовую причину расхождений с Эшби видит в неправомерном уподоблении организмов «машинам». «Живой организм (как и другие бихевиоральные и социальные системы) не является “машиной” в смысле Эшби, поскольку он развивается в направлении увеличения дифференциации и негомогенности и может корректировать “шум” в более высокой степени, чем это имеет место в коммуникационных каналах в неживых системах» (2, с. 38). Организмы же возможны «только как открытые системы, то есть системы, в которых вещество, содержащее свободную энергию, входит в количестве большем, чем необходимо для роста энтропии, обусловленного необратимыми процессами внутри системы (“внесение отрицательной энтропии”). Дифференциация происходит по внутренним законам их организации, а вход делает это возможным только энергетически» (5, с. 37).
Я также категорически против уравнивания «машины» с живым организмом, но не из-за того, что последний является открытой системой, а машина – система закрытая. Можно создать и механизмы, работающие в определенном диапазоне функций по типу открытых систем. Робот действует, потребляя энергию и информацию. В определенной степени возможно и увеличение «дифференциации и негомогенности» при поступлении новой информации. Можно искусственно придать кибермашине почти все, что считаем особенностью организма. Ввести внутреннюю химическую лабораторию, преобразующую внешнюю энергию и вещество в рабочий компонент, то есть обеспечить процесс, подобный анаболизму; создать программный переход из любых состояний к данной конечной функции – вариант эквифинальности; задать алгоритм, по которому на основе обобщения данных формируется новая функция, то есть повышается порядок подсистемы. Однако помимо отсутствия «собственной активности», имея в виду восходящую от биологической потребности организма всю иерархию целесообразной активности, есть еще один недосягаемый процесс для «машин»: ни одна машина не способна подняться выше порядка, приданной ей организации, или уровня общей программы. Она не способна развиваться. Можно внедрить в машину все, что формализуемо нами, но самоорганизоваться сверх этого машине принципиально не дано. Наше творение не способно превзойти нас качественно. В определении Берталанфи: «…Живые системы можно определить как иерархически организованные открытые системы, сохраняющие себя или развивающиеся в направлении достижения состояния подвижного равновесия» (5, с. 42), только понятие «развивающиеся» невозможно осуществить в кибермашинах. Фраза Берталанфи («обратная связь» и «открытая система» – это две модели биологических и, возможно, бихевиоральных явлений вообще) (5, с. 43), не стыкуется с его же формализованными моделями открытых систем с обратной связью. Принципиальное различие между живыми и искусственными объектами станет более очевидным, когда мы постигнем основные факторы развития.
Что же касается «систем» организма, а они также некоторым образом несут на себе влияние искусственности выделения, то самые открытые целостные системы развиваться не могут. Такое утверждение можно сделать, если изначально мы уточним применение понятия «система». Есть два подхода, вызывающих опасность обесценения «системы». В одном случае сказывается максимальная субъективность его использования, когда системами называют все, что угодно. Слишком широкое, а потому неопределенное толкование едва ли полезно для использования этого понятия в науке. При другой крайности понятие наделяют объективностью настолько, что системами называют реальные объекты.
Понятие «система» следует употреблять в познавательных целях, выделяя из всего конкретного многообразия лишь некоторую общность компонентов (элементов) по изучаемому основанию. При таком рассмотрении мы отстраняемся от множества своеобразных единичных свойств и признаков, присущих любому конкретному объекту. При этом исходим из знания каких-то объективных оснований системности. При формальном подходе непросто определить критерий выборки. В этом случае, склоняясь к методу проб и ошибок, заявляют о произвольности и всецелой зависимости выборки переменных и элементов системы от наблюдателя, что упоминалось и у Эшби, и у Холла и Фейджина. Несомненно, наблюдателю не запретишь делать самые нелепые выборки, а произвольный набор элементов называть системой. Но вопрос не в своеволии, а в методе изучения реальности.
Для системного подхода в общем-то не столь важно, что определило интерес исследователя. Но точно так же как, имея дело с физическими объектами, мы стремимся познать те закономерности, которые объективно присущи им, так и при познании системных отношений нет места произвольным выдумкам.
Когда исследуем суммативную систему, к примеру, совокупность молекул газа, то исходим из основания суммации, то есть заданных естественных или искусственных условий, и оцениваем общие параметры такой системы. Когда же обращаемся к целостной системе, то основанием становятся определенные ее качества – функциональные, структурные, которые возникли благодаря внутренним взаимосвязям и проявились при взаимодействии с окружающей средой. При этом мы абстрагируемся и от элементов низшего порядка, из которых состоят компоненты, подсистемы (по сути, также элементы, но ближайшего к общей системе порядка), если их влиянием можно пренебречь (подпороговое воздействие), и от факторов, которые не причастны к основанию, определяющему данную систему. Выбор существенных и несущественных переменных обусловлен рассматриваемой системой, нашим интересом (сторона субъектности), но и теми объективными факторами, которые являются ее основанием и общими свойствами. Критерии могут получить определенность и для суммативных, и для целостных систем. Если мы различаем объект как реальное явление и систему как выделяемую в процессе анализа совокупность независимых или взаимосвязанных элементов, то будет несложно представить развитие индивида при системном подходе.
Поскольку существует немало относительно самостоятельных рефлексов, так сказать, горизонтального плана, то они становятся своего рода элементами для образования новых рефлексов более высокого порядка. В чем, собственно, и заключается развитие организма. Как на корневой системе древа формируются восходящие системы ствола, ветвей, листьев с все большим разнообразием, так и на единой основе – питательной, оборонительной, дыхательной и прочих первичных структур – возникают и множатся все более дифференцированные системы и подсистемы каждого уровня организма. Их взаимосвязь уходит в корни, а на своем уровне они многообразны, отчего становится возможной та или иная горизонтальная взаимосвязь и взаимосвязь элементов нижележащих уровней, формирующая целостную систему нового уровня. Тот факт, что они исходят из единых основ, придает им при депривации первичных систем однотипную общую направленность активации, но тот факт, что им присуще своеобразие системной связи высшего порядка, придает более специфическую форму собственной активности. Совокупность таких систем как элементов может рассматриваться в качестве суммативной системы иного порядка, которой при благоприятных обстоятельствах предстоит пройти путь преобразования в целостную систему.
Например, при выработке инструментального рефлекса таковыми предстают все системы и подсистемы, участвующие в качестве составных элементов успешного поведения: сенсорные подсистемы, воспринимающие обстановочные и запускающие сигналы; двигательные с издревле закрепленным автоматизмом позных и локомоторых реакций; наконец, ранее упрочненные рефлексы данной мотивации, которые, несмотря на то что в рассматриваемом случае не приносят желаемого результата, активируются и могут стать частью нового поведения. На начальном этапе эти и другие элементы организма не находятся в единой взаимосвязи по основанию будущего рефлекса. Их совокупное участие обеспечено генерализованной активностью всего организма, но в качестве целостной системы данного рефлекса они предстанут лишь в конце удачного эксперимента. Точно так же при познании возникает единство тех известных или вновь обнаруженных в иных связях факторов, которые в сети взаимоотношений друг с другом, оцененных на основании новообразуемой взаимозависимости, ранее существовали как самостоятельные единицы.
Так что обучение, познание, развитие отдельного индивида не отрицает представления о развитии как преобразовании суммативной системы в целостную.
