CC BY
77
ФИЛОСОФИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ
2017.04.011. ПЕЧЕНКИН А.А. ПОДТВЕРЖДАЕТ ЛИ НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ИЛЬИ ПРИГОЖИНА ПОПУЛЯРНЫЕ ФИЛОСОФСКИЕ ДИСКУССИИ О САМООРГАНИЗАЦИИ? PECHENKIN А.А. Does Prigogine's non-linear thermodynamics support popular philosophical discussions of self-organization? // Acta Baltica historiae et philosophiae scientiarum. - Konigstein, 2015. -Vol. 3, N 3. - P. 47-71.
Ключевые слова: нелинейная термодинамика; Илья Приго-жин; диссипативная структура; самоорганизация; энтропия; экстраполяция; философское мировоззрение.
Англоязычная статья профессора МГУ им. М.В. Ломоносова А.А. Печенкина посвящена философским дискуссиям вокруг проблемы самоорганизации, которые стали популярными в 1980-х годах и сохранили свою актуальность до настоящего времени. Автор выясняет, до какой степени философские интерпретации основаны на научной теории, к которой они апеллируют. Он показывает, что понятие самоорганизации, как оно используется в философской литературе, явилось следствием целой череды экстраполяций, первую из которых произвел сам Пригожин и его соавторы, которые стали использовать понятие диссипативной структуры (аналог самоорганизации в нелинейной термодинамике) вне строгого контекста теории данного явления. Последующим шагом стало то, что научный термин «диссипативная структура» был заменен неопределенным понятием «самоорганизация» во многих популярных книгах и статьях. Автор подчеркивает, что, помещая понятие самоорганизации в корпус философских понятий (картина мира, идеалы научной мысли, современная научная революция и т.д.), философы проводят экстраполяцию экстраполяции и приходят в понимании
самоорганизации к тому, что Эдмунд Гуссерль назвал философским мировоззрением (Weltanschauung).
Философские разговоры о самоорганизации стали основной частью научной литературы конца ХХ - начала XXI в. Цитируя Википедию, автор пишет: «Самоорганизация - процесс, где некоторая форма глобального порядка или согласованности проистекает из локальных взаимодействий между компонентами первоначально беспорядочной системы. [...] Самоорганизация происходит во множестве физических, химических, биологических, социальных и когнитивных систем» (с. 33). Большинство устойчивых и однозначных примеров самоорганизующихся систем представлены в физике неравновесных процессов. Это понятие относится и к химии, а также оно является центральным в описании биологических систем от субклеточного уровня до уровня экосистемы. Признаки самоорганизации сегодня обнаруживаются во многих научных дисциплинах: от естественных наук, до экономики, антропологии, социологии и филологии.
Самоорганизация - это процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы. Процессы самоорганизации могут иметь место только в системах, обладающих высоким уровнем сложности и большим количеством элементов, связи между которыми имеют не жесткий, а вероятностный характер. Свойства самоорганизации обнаруживают объекты различной природы: клетка, организм, биологическая популяция, биогеоценоз, человеческий коллектив и т. д. Процессы самоорганизации выражаются в перестройке существующих и образовании новых связей между элементами системы. Отличительная особенность процессов самоорганизации - их целенаправленный, и вместе с тем естественный, спонтанный характер: эти процессы, протекающие при взаимодействии системы с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от среды1.
Стандартными примерами самоорганизации являются: лазер (пространственное упорядочение); ячейки Бенара (пространственное упорядочение); реакция Белоусова-Жаботинского (пространственно-временное упорядочение). Ячейки Бенара (Рэлея-Бенара) -
1 Новая философская энциклопедия. - М.: Мысль, 2010. - Т. 3. - С. 487.
возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры. Реакция Белоусова-Жаботинского - это класс химических реакций, протекающих в колебательном режиме, при котором некоторые параметры реакции (цвет, концентрация компонентов, температура и др.) изменяются периодически, образуя сложную пространственно-временную структуру реакционной среды.
Во многих научных текстах понятие самоорганизации связывается с нелинейной неравновесной термодинамикой Пригожина. Эта теория часто представляется как основание мировоззрения, в котором самоорганизация - центральное понятие. А.А. Печенкин отмечает, что самоорганизация - концепция термодинамики При-гожина - не есть строгое понятие научной теории, тем не менее оно присутствует во многих книгах ученого и его соавторов. Какова причина такой популярности? Формулировка Пригожиным понятия самоорганизации проистекает по крайней мере из двух экстра-поляций: экстраполяции «хорошей» точной концепции диссипа-тивной структуры (концепции, теоретически разработанной при анализе ряда экспериментальных явлений в физике, химии, биологии); и экстраполяции концепции диссипативной структуры (вне реальных и гипотетических диссипативных структур), описанной в нелинейной термодинамике Пригожина, где формирование дисси-пативной структуры получает неопределенное имя «самоорганизация» (с. 34).
В большинстве книг по термодинамике неравновесные явления рассматриваются как специальная проблема. Термодинамика представлена как линейная теория, основанная на многих известных постулатах. Неравновесные нелинейные проблемы рассматриваются после основного текста, приглашая к некоторым дополнительным предположениям. Статистический метод позволяет решать некоторые проблемы, которые не могут быть решены в пределах термодинамики (с. 37). Термодинамика неравновесных процессов (неравновесная термодинамика) изучает общие закономерности поведения систем, не находящихся в состоянии термодинамического равновесия. В таких системах имеют место разнообразные неравновесные процессы (теплопередача, диффузия, электрический ток, химические реакции и т.п.), которые являются
необратимыми в термодинамическом смысле. Линейная термодинамика необратимых процессов является не просто обобщением обычной обратимой термодинамики. Чтобы работать с энтропией1 вне состояния равновесия, нужно использовать приближение локального равновесия. Это означает, что в пределах каждого малого элемента системы существует состояние локального равновесия, для которого локальная энтропия является функцией локальных макроскопических переменных, как и в состоянии равновесия. Локальная формулировка необратимой термодинамики была разработана в еще одном направлении - в поиске вариационных принципов. Содержание этих принципов состоит в том, что они устанавливают свойства (признаки), позволяющие отличить истинные, т. е. фактически происходящие под действием заданных сил, процессы в системе от тех или иных возможных процессов в ней (или же состояние равновесия системы от других возможных ее состояний).
В изолированной системе второй принцип термодинамики подразумевает, что энтропия будет расти, пока не достигнет своего максимального значения. Система таким образом стремится к состоянию термодинамического равновесия. Открытая система, обменивающаяся энергией с окружающей средой, может обладать устойчивым неравновесным состоянием. Вариационные принципы, допустимые в тепловом равновесии, не могут быть экстраполированы за пределы этого состояния. Поэтому необходимы новые принципы, которые обобщают понятие термодинамического потенциала. Пригожин показал, что устойчивые состояния, близкие к равновесию, характеризуются абсолютно иным вариационным принципом - принципом минимального производства энтропии. Так, согласно теореме Пригожина (теорема термодинамики неравновесных процессов), стационарному состоянию линейной неравновесной системы (в условиях, препятствующих достижению равновесного состояния) соответствует минимальное производство энтропии. Если таких препятствий нет, то производство энтропии достигает своего абсолютного минимума - нуля.
1 Энтропия - функция состояния термодинамической системы, определяющая меру необратимого рассеивания энергии.
Концепция «диссипативной структуры» (позже замененная понятием «самоорганизация») является базисом теории Пригожи-на, которая принесла ему Нобелевскую премию по химии в 1977 г. Диссипативная система (или диссипативная структура, от лат. й1$51раИо - «рассеиваю, разрушаю») - открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Дис-сипативную систему также называют стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой. Она характеризуется спонтанным появлением сложной, часто хаотичной структуры. Автор отмечает, что в работе Пригожина «От существующего к возникающему: Время и сложность в физических науках» (1980) есть тенденция использовать понятие самоорганизации вместо понятия диссипативная структура. Это и понятно, пишет Печенкин: «За диссипативной структурой стоит строгий анализ таких явлений, как ячейки Бенара и химические часы. Понятие самоорганизации - дескриптивное понятие, у которого нет объяснения в терминологии физики» (с. 47). В последнее время практически исчезло использование первоначально необходимого математического аппарата нелинейных уравнений. Это привело к тому, что любая система естественного происхождения, не принадлежащая компетенции равновесной термодинамики, стала рассматриваться как самоорганизующаяся.
Понятие самоорганизация окончательно оторвалось от своих первоначальных физических корней и приобрело философский метафизический смысл после выхода совместной работы Пригожина и Стенгерса «Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой» (1984). Уже из предисловия, сделанного философом Элвином Тоффлером, становится ясно, что понятие самоорганизация превратилось в идеологический принцип. Новая пригожинская парадигма самоорганизации интересна и актуальна тем, что она фокусирует внимание на аспектах действительности, которые характеризуют современное социальное ускоренное изменение: разупорядочение, нестабильность, разнообразие, нарушение равновесия, нелинейные отношения (в которых малые входные воздействия могут инициировать крупные последствия - «эффект бабочки»), и временной характер - обостренная чувствительность к течению времени.
Работы Ильи Пригожина и его коллег из так называемой Брюссельской школы, по замечанию автора статьи, могут инициировать следующую революцию в науке, поскольку они входят в новый диалог не только с природой, но и с самим обществом. В терминах Пригожина все системы содержат подсистемы, которые все время «колеблются». Время от времени единственное колебание или их комбинации могут стать столь сильными, в результате положительной обратной связи, что это разрушит существующую ранее организацию. В этот революционный момент, по сути, невозможно определить заранее направление изменений: распадется ли система в «хаос» или совершит скачок к новому более дифференцированному уровню организации (с. 48).
Р. С. Гранин
2017.04.012. ЧЕНГ С. КОНТЕКСТУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ НАУКИ.
CHENG S. A contextual concept of science // Acta Baltica historiae et philosophiae scientiarum. - Konigstein, 2015. - Vol. 4, N 2. - P. 5368.
Ключевые слова: концепция науки; контекстуализм; метафора; реализм.
Статья профессора Института философии Шанхайской академии общественных наук Сумея Ченга посвящена контекстной концепции (модели) науки, которая рассматривает научную теорию в целом как воспроизведение (симуляцию) природных механизмов в соответствующем контексте. Согласно этой концепции, смысл научной теории заключается в том, чтобы понять реальность только в смысле интенциональности (направленности) на процесс моделирования этой действительности, а не в том, чтобы описывать действительность в смысле взаимно-однозначного соответствия. Данная концепция понимания полностью отличается от описательной модели реальности.
Контекстуальное понимание науки, пишет автор, проистекает скорее из представлений о формировании и развитии научной теории, чем из наработок современного философского контекстуа-лизма. Это представление есть моделирование, порождающее новый набор способов мышления. Оно изменяет не только воспри-
