Баранцев Р.Г. Синергетика в современном естествознании № 11. Изд. стереотип.

Оглавление

Предисловие (Г.Г. Малинецкий)

В вузах России уже несколько лет и гуманитариям, и будущим инженерам читают курс "Концепции современного естествознания". В нем делается попытка научить синтезировать и обобщать накопленные знания.

Один великий математик как-то заметил: "Исследователь видит аналогию между условием теоремы и ее доказательством, крупный ученый видит аналогии между теориями, но можно представить себе математика, который видит аналогии между аналогиями". Книга Р.Г.Баранцева посвящена "аналогиям между аналогиями" и носит философский, методологический характер. Она представляет собой автоконспект курса лекций по "Концепциям" профессора матмеха Санкт-Петербургского государственного университета Р.Г.Баранцева.

Книга эта замечательна в нескольких отношениях. Поскольку нам довелось прочитать не один десяток книг и не одну сотню статей на эту тему, позволю себе обратить внимание будущего читателя на ее характерные особенности. На те достоинства, которые являются продолжением ее недостатков и на те недостатки, которые продолжают достоинства.

Прежде всего ее можно назвать долгожданной книгой. "Образование – это то, что остается, когда все выученное забыто", – говорит пословица. Так что же остается? Умение сдавать экзамены? Безусловно. Умение учиться? Конечно. Приятное ощущение, что Вы что-то про это слыхали? И это верно. Но все же главное – стиль того предмета, который освоен, главные ключевые понятия, схемы рассуждений, основные концепции. А их всегда немного.

В последние тридцать лет предпринимается впечатляющая попытка развить междисциплинарный подход в современной науке. Подход, позволяющий с единой точки зрения взглянуть на многие явления, на объекты, изучаемые в разных научных дисциплинах. Этот подход называют теорией самоорганизации, или синергетикой. Герман Хакен, придумавший слово "синергетика" (дословно – теория совместного действия), вкладывал в него два смысла. Первый – это теория возникновения новых качеств у сложных систем, которыми не обладает ни одна из их частей. Второй – это междисциплинарный подход, разработка которого требует не умений, а усилий представителей различных научных дисциплин. Подход этот крайне важен не только для ученых. Все чаще он используется при создании стратегий – образовательных, государственных, корпоративных, – при принятии решений. Прежде всего там, где приходится решать, что наиболее важно здесь и теперь, а о чем на время можно забыть.

Естественно с позиций междисциплинарного подхода, синергетики, взглянуть и на концепции современного естествознания. Но на что надо смотреть? Рассказать "понемногу обо всем" на 500 страницах? В большинстве книг именно так и делается. Р.Г.Баранцев предлагает взглянуть на концепции, на методологию, на то, как рождаются новые понятия, как удается прийти к синтезу и общему взгляду на основе результатов разных наук, опираясь на общекультурный контекст. Такого курса со своеобразной "логикой синергетики" и исследователи, и преподаватели, и студенты давно ждали. И вот он перед Вами.

Книга "субъективна". В том смысле, что она излагает не только общеизвестные твердо установленные истины, но и то понимание, которое является результатом большого пути, пройденного автором в науке. Рэм Георгиевич является известным специалистом в области трансзвуковой газовой динамики и динамики разреженного газа. Многие его ученики сейчас создали свои научные школы, получили международное признание. Подход Р.Г.Баранцева, ориентированный на конечный результат, а не на построение теорий, "далеко отстоящих" от исследуемого объекта, привел его в область асимптотической математики. В этой области для получения результатов используют малость или, наоборот, большую величину каких-либо параметров, редкость или, наоборот, частоту каких-то событий, различие масштабов.

Отсюда совсем недалеко до междисциплинарных идей, что является главным, а что второстепенным, чем можно пренебречь, а чем нельзя. У автора путь к общим подходам, к методологии пролег через семинар по семиодинамике (направлении, изучающем законы развития знаковых систем) которым он руководил. Этот семинар, проводившийся в свое время в Ленинградском государственном университете, оказал большое влияние на междисциплинарные исследования в нашей стране. Когда было принято противопоставлять "физиков" и "лириков", участники семинара искали пути к диалогу двух культур – естественно-научной и гуманитарной, – к новому уровню понимания. Результаты этих поисков и дальнейших размышлений автора о методологии науки и, более широко, о методологии освоения мира и легли в основу книги.

Наверное, другой автор, размышляя на эту же тему, рассказал бы об Аристотеле, осторожно нащупывавшем логические конструкции, которые потом станут каноном. О Декарте, в трактате "О методе" искавшем универсальный способ решения задач. О Гегеле с его гимном диалектике, "сославшем природу в примечания" и поставившем философию над естествознанием. Но Р.Г.Баранцев написал иначе. И это прекрасно.

Многие великие смотрели на мир "с позиции Господа Бога". Ньютону он нужен был как часовщик, который "завел" удивительный и таинственный механизм Вселенной. Дарвину – чтобы начать процесс эволюции. И тогда естественно задавать вопрос: как все устроено на самом деле? Естественно искать общие универсальные законы, не обременяя себя размышлениями о том, как ими воспользоваться и в каком контексте они имеют смысл.

Но, решив опираться на свои силы, а не на веру в Божий промысел, мы неизбежно должны изменить свое отношение к миру и к познанию. Например, объяснить, как происходило саморазвитие мира, от Большого взрыва до нашей цивилизации. Объяснить конкретно, опираясь на наблюдения, уравнения, модели. И – что, может быть, еще более важно, – определить пределы применимости своих подходов, инструментов, теорий. Законы Ньютона и закон всемирного тяготения величественны. Но если бы наш мир был устроен в точности в соответствии с ними, то можно было бы задать такую конфигурацию из пяти тел, что за конечное время все они разлетятся бесконечно далеко (математики нашли такое решение лет 15 назад). Но ведь так не бывает. Поэтому даже эти фундаментальные законы дают приближенное описание реальности. Очень удачное, но не единственное. Поэтому ответ на вопрос "как на самом деле" зависит от того, в какой ситуации мы собираемся его применять. Поэтому в разных ситуациях могут быть правы разные исследователи, правомерны разные подходы.

Возникающую принципиально новую "неклассическую проблематику", с которой ученые сталкиваются все чаще, Р.Г.Баранцеву замечательно удалось отразить в книге. На принципиальность в "неклассическом" мировоззрении, в художественной культуре в свое время обратил внимание выдающийся исследователь М.М.Бахтин. Сравним позиции Льва Толстого и Достоевского. Первый судит своих героев "с позиции Господа Бога", точно знает "как надо", и в конце всем участникам описываемых событий строго, но справедливо расставляет оценки. Единство, определенность, симфония. У Достоевского отношения со своими героями совершенно другие. У каждого героя "своя правда", свой пройденный путь и своя картина мира. Поэтому типична ситуация напряженного диалога, попытка найти взаимопонимание перед лицом "последних вопросов". Сомнения, нестабильность, полифония. Такой взгляд естественен для того мира, который пытаются осмыслить современные исследователи, подходы к которому обсуждает Р.Г.Баранцев.

Это короткая и конкретная книга. Есть два типа студентов и ученых. Первым нравятся толстые книги со множеством отступлений, деталей, "воды". Выделяя главное и "отжимая воду", они осваивают предмет. Вторые любят короткие, ясные, книги сжатые, как пружина. Каждый абзац существен. Эта книга для них. В этой ясности и краткости вижу стиль автора, пришедшего к междисциплинарным исследованиям из точных наук. И, конечно, опыт. Представленный в этой книге курс в последние годы читается автором в Санкт-Петербургском государственном университете. Из рассказов его про то, как он каждый год принимает зачеты по этому курсу у 400 человек, можно было бы составить целый сборник. Поэтому и вопросы к студентам, и блиц-вопросы в этой книге должны греть душу преподавателям, которые читают курсы по концепциям современного естествознания и другим дисциплинам, связанным с методом.

Книга Р.Г.Баранцева посвящена не только методологии современного естествознания. Ее главная тема – мировоззрение. Со времен энциклопедистов возможности разума и науки либо преувеличивают, ожидая от них слишком многого, либо преуменьшают, сбрасывая их со счетов. Однако гораздо более приемлемым представляется подход, неявно или явно предлагаемый в книге.

Не все можно предсказать, достаточно просто смоделировать (синергетика наглядно показала это в последние годы на примере простейших объектов). И очень часто не нужно этого делать. Культура, традиция, мораль играют не меньшую роль и для личности, и для общества. Но что такое культура? Во многом культура – это система запретов, табу, которые должны быть приняты, а не логически выведены. И последнее принципиально. Целостность мировосприятия, гармония между "рацио", "эмоцио", "интуицио", на которой настаивает автор, становится крайне важной. Многое можно только прочувствовать, пережить, предугадать, а не просчитать или логически вывести.

Может быть, именно эта целостность, а не красота, спасет мир, поможет удерживать его на краю пропасти?

И последнее. "Я не отношусь серьезно к себе, но серьезно отношусь к своим суждениям", – писал Оскар Уайльд. Таких людей немного. К сожалению, еще меньше тех, кто относится всерьез к мнениям других. Кто может в коротких тезисах, небрежно написанной статье, мимолетном замечании, брошенном на семинаре, увидеть новый поворот, новую возможность, предчувствие новой парадигмы. А без них новая парадигма и не состоится. Р.Г.Баранцев относится именно к таким людям.

Эта книга очень оптимистична. В ней есть энергия и надежда. На одной конференции после доклада, посвященного системному кризису всей цивилизации и России, Рэм Георгиевич задал вопрос, к которому я, да и многие другие, возвращаются вновь и вновь: "Кризис, слом, хаос несут не только проблемы, беды, испытания, но и новые возможности, новые надежды и стратегии. Вы видите их?". Надеюсь, что этот вопрос начнут задавать себе и читатели этой книги. Адекватный, глубокий и своевременный ответ может изменить нашу реальность, как это не раз бывало в истории. Попробуем подумать?

Введение

Поиск систем образования, отвечающих переменам, происходящим в обществе, привёл к формированию новой образовательной парадигмы, взявшей за основу принципы фундаментальности, человечности, целостности [1]. В Государственном образовательном стандарте для гуманитарных специальностей вузов появился базовый курс "Концепции современного естествознания", задача которого – дать целостное представление о мире, о законах развития, являющихся общими для природы, человека и общества [2]. Это нововведение обусловлено необходимостью интеграции знаний, глобализацией социальных проблем, потребностью нового синтеза.

В последние годы вышел ряд учебных пособий, содержащих немало свежих интересных подходов к постановке преподавания этой новой дисциплины (Приложение 1). Однако традиционный способ изложения материала по принципу "от простого к сложному" привязывал авторов к построению целого путем собирания частей. При этом учет взаимодействия между частями не спасал от утраты целостности, если не охватывалось взаимодействие рассматриваемого целого с окружающим миром. Как сказано в [3], "курс "Концепции современного естествознания" сегодня не ориентирован на формирование у обучаемых целостного миропонимания и современного естественнонаучного мировоззрения... Исправить положение здесь может только новый подход к целевым установкам, структуре и содержанию этого курса, что практически означает формирование принципиально нового курса". Такой подход становится возможным благодаря синергетике, суть которой как раз и состоит в восстановлении целостного мировидения.

Чтобы строить курс по принципу "от целого к частям", нужна соответствующая методология, которая создается с отставанием. Такое запаздывание видимо характерно для переходного периода. Так на Попперовских чтениях в феврале 1998 года прозвучало сожаление о том, что открытое общество пытаются строить методами общества закрытого. Ю.М.Лотман в книге "Культура и взрыв" [4], говоря о переключении с бинарной парадигмы на тернарную, озабоченно отмечает, что сам переход мыслится в традиционных понятиях бинаризма. Необходимость открытой методологии особенно назрела в синергетике, изучающей открытые системы: метод должен соответствовать изучаемому предмету [5].

Настоящий курс, читаемый на гуманитарных факультетахСанкт-Петербургского государственного университета с 1997 года, характеризуется следующими чертами.

1. Освобождение от бинарного стереотипа (две культуры, два лагеря и т.п.) как структуры разделяющей, недостаточной для синтеза. Опора на системную триаду с ее универсальной семантической структурой, осуществляющей объединение.

2. Движение от целого к частям, от целостного метода к демонстрации общности законов в разных областях знания. Акцент на кризисные ситуации и способы совмещения оппозиций на основе тринитарной методологии [6].

3. Методологический подход, благодаря которому движение от целого к частям не противоречит принципу "от простого к сложному". Освоение пространства методов. Знакомство с новыми ветвями знания, идеями, гипотезами. Синергетика как вестник грядущей культурной парадигмы.

Стремление к целостному видению мира было у людей всегда. Когда-то оно воплощалось в изображение трёх китов, на которых держится Земля. Естествознание сначала придерживалось геоцентризма, затем переключилось на гелиоцентризм, потом покорилось полицентризму. Классическая естественнонаучная картина мира, сложившаяся в XVII веке, ассоциируется с именами Ф.Бэкона, Р.Декарта, И.Ньютона и потому обычно называется ньютоно-картезианской. Многие ее представления живы в общественном сознании до сих пор, хотя в XX веке она претерпела существенные изменения. Различаются следующие этапы, характеризуемые следующими ключевыми словами.

1. Механический (классический): абсолютное пространство и время, детерминизм, объективность.

2. Физический (неклассический): относительность, индетерминизм, кванты, дополнительность.

3. Эволюционный (постнеклассический): жизнь, ноосфера, синергетика, космогенез.

Смысл употребляемых слов обычно осознаётся интуитивно, благодаря опыту и контексту. Но в переходные периоды смысл меняется и определения опорных терминов полезно по возможности освежать. Будем подразумевать, что

понятие – это представление, получившее наименование;

концепция (лат. conceptio – понимание) – определённый способ понимания, точка зрения, руководящая идея, ведущий замысел;

наука – сфера деятельности, направленной на производство новых знаний о действительности, поиск истины;

естествознание – наука о природе;

метод – способ воспроизведения в мышлении изучаемого предмета;

система (греч. systema – соединение) – множество элементов, связанных между собой и образующих целостное единство;

структура (лат. structura – строение, расположение, порядок) – совокупность устойчивых связей;

целостность – внутреннее единство объекта, его относительная самостоятельность;

парадигма (греч. paradeigma – пример, образец, паттерн) – господствующая концептуальная система, стиль мышления.

Понятие научной парадигмы в широкое употребление ввёл Томас Кун, книга которого "Структура научных революций" [7] появилась в русском переводе в 1977 году через 15 лет после ее первого издания в США. Согласно Куну, парадигма есть понятийная система, которую принимает сообщество учёных и которая обеспечивает их схемами проблем и решений.

Философская нагрузка этого термина постепенно росла и рамки науки становились для него тесными. В книге Ф.Капры "Уроки мудрости" [8], появившейся в 1996 году, парадигма определяется уже иначе: это совокупность мыслей, восприятий и ценностей, которые создают определённое видение реальности, оказывающееся основой самоорганизации общества. Таким образом, понятие парадигмы вырастает до общекультурного уровня, захватывая наряду с наукой также искусство и религию.

Отход от детерминизма и абсолютизации позволяет и даже заставляет относиться к определениям достаточно гибко, допуская нотки игры и юмора. Из книги В.Г.Кротова "Словарь... парадоксальных определений" [9] можно, например, узнать, что наука – это кладбище гипотез (А.Пуанкаре); прогресс – идея, что будущее всегда право; рационализм – вера, что мир не сложнее наших представлений о нем.

Современную эпоху справедливо характеризуют как кризисную, причём кризис имеет глобальные масштабы, охватывая все страны и все сферы жизни: экономическую, социальную, духовную. Наука несёт немалую долю ответственности за остроту переживаемого кризиса, оказавшись не в состоянии ни предсказать, ни разрешить назревшие проблемы. Претендуя на однозначную определённость, безусловную объективность, предельную полноту описания, традиционная наука отрывалась от жизни с ее гибкостью, открытостью, свободой воли. В своём стремлении к идеалу полноты и точности естественные науки создавали мощный аппарат моделирования завершённых теорий, а гуманитарные науки, следуя за ними, строили искусственные классификации, искусственные языки, искусственные интеллекты, и прочие безжизненные конструкции. Лишь по мере разочарований стало приходить понимание, что для изучения жизнеспособных, органических, развивающихся объектов нужна иная методология, новая парадигма [10].

Признаки становления новой парадигмы уже различимы. В естествознании все чаще говорится о междисциплинарности, комплексности, системности; в философии все больший вес приобретают такие понятия как синтез, всеединство, целостность; в политике провозглашается приоритет общечеловеческих ценностей перед групповыми, усиливается переориентация от вражды к сотрудничеству, экологические требования обретают черты нравственного императива. Синтезирующую роль берёт на себя культура, объединяя науку, искусство и духовные учения в целостность ноосферы. "Все религии, искусства и науки являются ветвями одного дерева", – писал А.Эйнштейн в последние годы своей жизни [11].

Задача нашего курса – не собирательное знание, а целостное понимание. Поэтому программа начинается с метода, способного реализовать целостный подход к изучаемому предмету. Главная трудность состоит в том, что меняется сама парадигма, так что вместо господствующей концептуальной системы приходится иметь дело с перестройкой научных платформ. Концепции современного естествознания находятся в состоянии брожения, обновления, переосмысления. Речь идёт не просто о смене антитез, как это бывало в прошлом, а о совмещении оппозиций в жизнеспособном синтезе с участием мерообразующего фактора. Динамике этих процессов посвящена вторая глава программы. Завершается курс изложением современных концепций в физике, биологии, синергетике.

Существенное значение всегда имеет стиль изложения, который должен соответствовать духу парадигмы. В стабильные периоды обучение сводилось к освоению апробированных знаний. Если наука требовала вечного беспокойства, то преподавание обычно велось с непоколебимой уверенностью. Заучивая готовые формулы, ученик оставался вне сути явлений. Но "истина должна быть пережита, а не преподана", – писал Г.Гессе в известном романе "Играв бисер" [12].

В новой парадигме преподавание не может быть изложением готовых истин. Поиски, сомнения, переживания должны сопровождать обучение, вовлекая в этот процесс всех участников. Конечно, для этого необходимо, чтобы преподаватель опирался не столько на книжное знание, дополненное личным опытом, сколько на своё собственное, выстраданное в творческих исканиях, возможно подкреплённое и выровненное книжной информацией. Необходимо, но не достаточно, ибо требуется еще заинтересованное участие аудитории в движении мысли. "Пока человек производит акт сравнения внешних предметов, не имеющих к нему отношения, и не вовлекает самого себя в акт сравнения – он не мыслит", – говорил М.К.Мамардашвили [13]. В социологии различаются методы включённого наблюдения и наблюдающего участия. Переход от первого ко второму реализовал в своей работе и жизни А.Н.Алексеев, книгу которого "Драматическая социология" [14] стоит прочитать любому обитателю современного социума.

Многочисленные ссылки на литературу не предполагают обращение к источнику в каждом случае, а предоставляют возможность этого при появлении специального интереса и для получения точной справки. В приложениях даётся перечень учебных пособий по современному естествознанию, список вопросов для зачётов и экзаменов и список блиц-вопросов, предполагающих блиц-ответы.

Об авторе

Доктор физико-математических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного университета, лауреат Государственной премии за работы в области аэромеханики. В начале 1980-х годов возглавил семинар по семиодинамике, изучавший общие закономерности возникновения,развития и отмирания естественных систем в знаковом представлении. Развитая тогда открытая методология обеспечила плодотворное участие автора в семинаре по синергетике, работающем при Санкт-Петербургском союзе ученых с 1993 года. Синергетический подход позволил составить целостное представление о современном естествознании, положенное в основу курса, который автор читает на гуманитарных факультетах университета.