Спонтанная самоорганизация, синергия и эмерджентность

Мы говорили о том, что двойная спираль ДНК имеет неправильную или апериодическую структуру. (Правда, согласно новейшим исследованиям, треть генома составляет правильное распределение атомов, т. е. периодический кристалл.) Но на высшем уровне апериодическая структура ДНК и клеточный инструментарий, ответственный за ее репликацию, гораздо стабильнее всего, что нам известно. Неживое не остается неизменным столько миллиардов лет. За стабильность и постоянство, характеризующие ДНК, отвечают его автоэволюционные свойства, способности к самоорганизации и формированию химических цепей достаточной длины для эволюции в простые виды жизни. ДНК является настоящим мастером трансформации.

Двоякая спираль ДНК такова, что, если перевернуть картину, можно наблюдать симметрию молекул. Любая половина этой спирали может служить предпосылкой к синтезу своей комплементарной половины. В море неясных и бессмысленных картин, гены являются островами понятного ДНК. ДНК – это хранители информации, энергии и материи, пережившие все искушения глобального вымирания жизни на Земле. Несмотря на подверженность селекциям и мутациям, они не меняют своей сущности. Энтропия стирает информацию, но жизнь ее преумножает. Перманентно создавая биологическое разнообразие, гены умножают шансы продолжения жизни.

Важнейшим свойством природы, противостоящим натиску энтропии, является самоорганизация – динамическое создание когерентного взаимодействия множества элементов. Вдали от термодинамического равновесия, в окружении, где происходит обмен энергии, материи и информации, процессы самоорганизации спонтанны, открыты, сложны. Любая сложная система природного происхождения организует сама себя. В живом мире неравновесие – это источник организации и самоорганизации, т. е. спонтанного перехода открытых неравновесных систем от простейших и неупорядоченных форм к усложненным и упорядоченным.

В связи с понятием самоорганизации для философии особенно важна новая область эволюционной биологии – синергетика, призванная описывать универсальную схему развития неравновесных систем, изучать общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах, учитывая присущие им принципы самоорганизации. Синергия существует благодаря способности природных феноменов и процессов функционировать по принципу самоорганизации. Иногда ее называют глобальной (универсальной) теорией эволюции[34]. Феномен появления структур часто толкуется синергетически – как всеобщий механизм эволюционного типа: от элементарного и примитивного к более сложному и более развитому. Общая характеристика синергии – это исследование динамики всех необратимых процессов и создание принципиальных инноваций[35].

Термин синергетика первоначально применялся для ограниченного круга материальных систем. Но сегодня многие ученые и некоторые философы расширяют значение этого термина. Чарльз Скотт Шеррингтон, например, синергитическим (интегративным) назвал координированное действие нервной системы, управляющей движениями мышц. Сегодня синергию следует понимать как общенаучную теорию, исследующую универсальный механизм самоорганизации, инвариантный для системы любой сложности. Итак, принципы синергетики реализуются в разных системах: от неживых до живых, от субатомных до общественных и технических. Это наблюдение природы из перспективы множества, временности и сложности. Случайность и спонтанность начинают считаться важными аспектами Природы. Сложные системы склонны к микромутациям, но нет гарантии стабильности мира, который бы подчинялся вневременным законам. Новые результаты нельзя полностью предвидеть, учитывая только исходные условия.

Вслед за теорией саморазвития открытых каталитических систем возникает теория гиперцикла как абиогенетическая теория химической эволюции и возникновения жизни, объясняющая объединение саморепродукции макромолекул в закрытом каталитическом цикле. Гиперциклы – это химические реакции, в результате которых возникают первые белки[36].

В сложных и открытых системах самоорганизация создает и жизнь, и разум, и ум, а также приводит к безвозвратному разрушению старых и к рождению новых структур и систем[37].

Благодаря специфическим локальным взаимодействиям компонентов системы, неорганизованные системы переходят в организованное состояние. Статическая саомоупорядоченность приближается к состоянию равновесия, уменьшая свою свободную энергию. Феномен регулирования в равновесных условиях часто называется консервативной самоорганизацией. Но динамическая самоупорядоченность является более комплексным видом самоорганизации – спонтанной и обратимой организацией молекулярных единиц в организованную структуру.

Бергсон развивает идею жизненного порыва – аутентичной космической силы, как богатства творения – идею, далекую от механистической стратегии. Инстинкты и интуиция, как сублимация потерянных инстинктов, важны для определения и понимания жизненной силы. Жизнь изобилует квантовыми скачками, дивергентными течениями, а эволюция является последовательным обновлением творения. Полностью освободившись от материальных оков, жизнь превратилась бы в чистое творение. (Бергсон, однако, не говорит о роли трансцендентности в данном вопросе.)

Подчинение законам физики ослабляет жизненные творческие возможности. Жизнь в его понимании – усилие для удержания падающего груза. Но откуда берется энергия для этого усилия? Является ли эта энергия обмененной или добавленной? В сущности, проблема энтропии неразрешима, пока она остается в области физики (другую область Бергсон назовет чистым сознанием или сверхсознанием). С точки зрения негэнтропии, эта область самая занимательная. – Пьер Тейяр де Шарден пытается возродить глубинную смысловую связь человека и природы. Распространяется учение о сверхъестественных силах, управляющих жизненными явлениями. Процессы в биологических организмах зависят от этих сил и не могут полностью быть объяснены физикой, химией или биохимией. – Карл фон Райхенбах разработал теорию об уникальной силе – витальной энергии, пронизывающей все живые существа. Хотя подобные утверждения часто опровергаются (этим занимался, например, Йёнс Якоб Берцелиус, выступая с некритически научной позиции), обсуждение регуляторных сил внутри живой материи продолжается[38].

Живая материя избегает термодинамического равновесия, производя негативную энтропию, создавая порядок по новому принципу: порядок-из-порядка. Так хаотическое движение преобразуется в порядок. Следовательно, жизнь является процессом перманентной борьбы эволюции с энтропией. Благодаря самообновлению обмена или циклического движения существ, энергии и информации, эволюция не позволяет энтропии одержать полную победу (создавая антиэнтропийное состояние в условиях существования энтропии). Порядок – это степень информации или негативной энтропии.

Эволюционный подход в химии и биологии на самом деле является видом методологического и онтологического расширения, сложного в смысле теоретической закономерности, но предоставляющего новые возможности для толкования и понимания. Но как сочетать этот подход с принципами термодинамики, согласно которым закрытая система в конечном итоге приходит в состояние максимальной энтропии (что останавливает любую эволюцию)? Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия (в состоянии равновесия энтропия максимальна и самоорганизация невозможна; в состоянии, близком к равновесию и с недостаточным притоком энергии/материи/информации, любая система со временем приближается к равновесию и перестает менять свое состояние, т. е. опасно приближается к концу). В достаточно сложных открытых системах, благодаря притоку энергии/материи/информации и усилению неравновесия, аккумулированные девиации (случайные отклонения) приводят к синхронизированному коллективному поведению элементов и подсистем, нарушая старый порядок, и после относительно кратковременного хаотического состояния система предыдущих структур «допускает» и/или формирует новый порядок.

Самоорганизация, ведущая в результате к образованию (через этап хаоса) нового порядка или новой структуры, может проявиться только в системах достаточного уровня сложности, характеризующихся интенсивным взаимодействием элементов и относительно высокой вероятностью своих флуктуаций. В противном случае, синергетические эффекты будут недостаточными для коллективного поведения элементов системы и тем самым для возникновения самоорганизации. Чтобы самоорганизация была возможна, система должна обладать плотностью, т. е. чтобы на относительно маленьком пространстве осуществлялось достаточное количество событий[39].

С позиции эмерджентной эволюции (доктрины о единстве двух процессов: преображения исходных свойств и появления принципиально новых), наш мир возник из относительно простой пространственно-временной матрицы, однако исходные условия не позволяют предсказать грядущие результаты[40]. Эмерджентное генерирование ценности выходит за пределы аккумулированных ранее информации и знания. Правда, здесь все еще речь идет о перераспределенных, а не добавленных ценностях.

Эмерджентные свойства можно разделить на два типа: каузальную мощь одних можно полностью объяснить каузальным взаимодействием элементов более низкого уровня, а для других это невозможно. Вот простейший пример свойств первого типа: молекула воды обладает свойствами, которыми по отдельности не обладают ни водород, ни кислород. Другой пример сложнее: сознание является эмерджентным свойством, сила которого может быть объяснена взаимодействием нейронов в мозге. Понятая таким образом, дефиниция сознания выглядела бы следующим образом: сознание является ментальным свойством высшего порядка – эмерджентным свойством – нейробилогических процессов в мозге. Эмерджентностью можно относительно удовлетворительно объяснить возникновение комплексных систем из менее сложных аккумуляций материи-энергии, не учитывая случайности. Онтологически эмерджентные свойства понимаются как новые «внутренние» свойства сложных объектов, не редуцирующиеся до свойств нижнего ряда. Они возникают из этих свойств непредсказуемым образом.

Согласно эмерджентной теории, для возникновения жизни достаточно того, чтобы соответствующие части оказались определенным образом вместе. Т. о. жизнь является эмерджентным свойством определенной степени сложности и конфигурации. Путем самоорганизации внутри сложных систем, в динамическом процессе возникают когерентные структуры и свойства, радикально новые и несводимые к свойствам нижнего ранга. Комплексное поведение и особенности не являются свойствами отдельных объектов. Возникновение сложных видов из более простых может наблюдаться и в общественных течениях, в идеях и т. д. Собственно, все сознание является эмерджентной совокупностью своих составных частей.

Образование формы кристалла является самым ярким примером проявления эмерджентных свойств в неорганической природе. Колонии муравьев, постройки термитов, рои, стаи и стада, да и вся организация жизни, начиная с субатомного уровня до биосферы, являются примерами эмерджентных творений.

Полностью хаотические процессы изначально имеют ничтожную вероятность перехода в упорядоченные процессы. Однако со временем они могут приобрести некое свойство (путем эволюции или каким-либо другим образом), делающее более вероятным переход в упорядоченный процесс. Скажем, процесс формирования молекул значительнее, чем простая случайность. За порядок и план могут отвечать бог, природа или природные законы (например, закон, по которому сложные структуры «по природе вещей» развиваются из более простых). Но поскольку энергия в природе в некоторый момент создана негэнтропийно, а существование закона трудно представить без проектировщика, логично предположить, что за порядок и план отвечает сверхъестественная сила. Даже если она не создала природу в том виде, в каком мы ее наблюдаем, это не значит, что она не создала природные законы, приведшие к тому, что вселенная выглядит или функционирует так, как мы это видим, и что эта сила не внесла относительную свободу в функционирование этих законов. Итак, принятие принципа эмерджентности позволяет его интерпретировать как результат действия сверхъестественной силы.

Возможно, то, что нам кажется хаосом, на самом деле порядок, который мы просто не понимаем, исходя из недостатка знаний о состоянии системы (особенно в связи с ее первоначальными условиями), а то, что нам кажется порядком, на самом деле единственный понятный нам порядок, или даже хаос, к которому мы привыкли. У нас много оснований верить, что сложное, причудливое поведение разного рода является не чем-то беспорядочным, а просто сложным видом порядка; разумеется, чтобы в нем увидеть упорядоченность, требуется слишком много данных. Беспорядок можно понимать и диалектически: как средство разрушения более простой организации системы для ее спонтанной трансформации в новый, более сложный порядок. С этой точки зрения можно столкнуться с одновременным ростом и организации, и энтропии. Порядок и хаос находятся в динамическом диалектическом единстве.

Механистический и рациональный пристрастный разум затрудняется в понимании высших уровней организации, оперируя терминами низших уровней, и философия должна помочь в решении этой проблемы. Следует учитывать, что эволюции присуща скачкообразность, это творческий процесс, негэнтропийная тенденция. Изначальную неорганическую эволюцию обогатила со временем органическая эволюция. Подобно тому, как выход энтропии за пределы информационно-логико-математического мира всегда ведет к дополнительным сложностям, так и выход энтропии за пределы неорганического мира в геометрической прогрессии усложняет понимание, а тем самым и оценку уровня энтропии. По сути, согласно теории эволюции, мир развивается от простых форм к сложным. В отличие от единичных живых существ, экосистема и биосфера имеют способность строить и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности.

Система естественного отбора, сформулированная Дарвином, является примером самоорганизации. В естественном отборе важную роль играют многочисленные малые, случайные мутации, которые аккумулируются статистически. Многие из них будут нестабильны и нефункциональны, а способные к выживанию станут более упорядоченными, более адаптированными, количество перейдет в новое качество. Вектор эволюции задает направление новым органическим формам. В расширяющейся системе мутационные изменения всех типов стремятся создать новые информационные конфигурации. Прогрессивная эволюция с естественным отбором возможна только как самостоятельное развитие непрерывной самоорганизации. Когерентность является основой самоорганизации, обеспечивая единство целого и части, корреляцию между элементами системы.

Порядок – это когерентность коллективного состояния. Хаотическое движение микроэлементов превращается в упорядоченность на макроуровне. Система ведет себя так, что каждому ее элементу сообщается состояние системы. Она имеет свойства, которыми сами по себе не обладают элементы системы. Порядок – это высокий уровень связи между элементами, обеспечивающими автономное поведение системы. Вся материя и все явления в универсуме являются проявлениями разной концентрации и трансформации энергии[41].