Geum.ru

Методология познания живого: идея самоподобия самоорганизующихся систем 09. 00. 01- онтология и теория познания

Вид материалаАвтореферат
Подобный материал:
1   2   3   4   5
«Понятие живого в немецкой классической философии» показывается, что кольцевая структура принципа жизни в философии Канта, Шеллинга, Гегеля, образует основу диалектической взаимосвязи между идеальной формой и материальной.

Исследуя природу живого, И.Кант, подчеркивал, что организм не является простой машиной, в отличии от неё, он обладает формирующей силой. Живое выступает как организующая сила. «Назвать природу, - пишет Кант,- и её способность действовать в органических продуктах аналогом искусства…недостаточно…Она же организует сама себя…для самосохранения…органическая материя служит орудием души…органический продукт природы- это продукт, в котором все есть взаимно цель и средство».21

Внутренняя цель (понятие) организма выступает в качестве «души» живого. Принцип, связывающий идеальное и материальное в органическую целостность, прослеживается во многих философских системах. «Жизнь или органическая природа,- пишет Гегель,- есть та ступень природы, на которой выступает понятие; но как слепое…не мыслящее».22 Сущность живого у Канта, Шеллинга, Лейбница, Гегеля определяется через понятия «самоцели», «причины самого себя».

С научной точки зрения это означает, что замкнутая на себя структура связывает информационную программу с продуктом реализации программы. Генетическая программа опосредовано, через функцию белков, себя воспроизводит и сохраняет. На молекулярном уровне жизни обнаруживается кольцевая связь между информацией и белками. Данный принцип, по Гегелю, представляет собой круговую связь «понятия» с его реализацией. Природа идеального (души) с современной точки зрения, выступает в виде управляющей информации, внутренней программы.

Процесс индивидуального развития «понятия», осуществляется как переход противоположной формы в «своё иное», отрицающее противоположную форму себя, но сохраняющее содержание «снятой» формы. Определяя живой организм как «самоцель», Гегель пишет: «Идея… есть жизнь…цель есть само понятие в своем существовании…Цель связывает себя через средство с объективностью…Эта объективность живого есть организм; она средство и орудие цели…понятие составляет её субстанцию».23

В понятии внутренней цели и её осуществлении, выявляется смысл жизнедеятельности организма. Поскольку внутренняя цель, это идеальная форма, то в процессе реализации, она переходит в материальную форму. Между противоположными формами «понятия» возникает кольцевая связь. Если под целью понимать программу, то смысл деятельности живого существа заключается в реализации программы. Живые системы в себе содержат внутреннее противоречие, под которым понимается цель, состоящая в стремлении к удовлетворению потребностей, выживанию. Организм в форме цели несет своё будущее, путем отрицания формы, противоречие разрешается. «Животное,- пишет Гегель,- … обладает стремлением и инстинктом. В субъективности животного содержится противоречие и стремление посредством снятия этого противоречия сохранить себя».24 Самосохранение живого определяет смысл жизни, реализации внутреннего понятия.

Живой индивидуум представляет собой органическое целое, которое объединено «понятием», душой. Развитие «понятия» соответствует этапам становления «души» в системе Аристотеля. Внутренняя цель живого есть «понятие», которое стремится к самореализации, реальность понятия,- есть тело. В современной биологии это отношение выражается как фенотипическое проявление генотипа.

Как и у Аристотеля, в гегелевской системе существуют три ступени развития «понятия»:

1. «понятие» в форме души растительного организма;

2. «понятие» как внутренняя цель животного организма;

3. разумное «понятие», достигающее понятия самого себя (мышление мышления) присущее человеку.

Для растительного организма характерен рост, как простое умножение себя. «Понятие» или душа живого в современной интерпретации,- это информационный фактор управления в виде генетической программы.

Второй этап развития «понятия» связан с животным организмом. Обладая развитой душой, животное отражает себя, поэтому оно обладает ощущением. «Животная субъективность,- пишет Гегель,- заключается именно в том, что в своем соприкосновении с внешним миром она сохраняет сама себя…понятие, присутствующее в телесности…эта субъективность еще…. не мыслит себя, она только чувствует, созерцает себя».25

В философии Шеллинга обнаруживается принцип «раздвоения» живого на идеальную и материальную формы, при этом делается акцент на противостоянии живого разрушающим факторам природы. Противостояние живого разрушению, способность к развитию, в современной науке называют негэнтропией: «Органическая природа…являет себя нам как деятельность, которая непрерывно служит одновременно причиной и действием самой себя…это понятие есть принцип всего учения об органической природе…жизнь должна мыслиться в постоянной борьбе с круговоротом природы или в стремлении утвердить своё тождество в противовес ему».26

Определение жизни как проявлением борьбы с разрушающими факторами природы, с энтропией, соответствуют и современным представлениям. А стремление «утвердить своё тождество в противовес ему» имеет смысл сохранения постоянства в условиях изменяющейся среды. Идея Шеллинга близка современным представлениям,- поддержания «гомеостаза» в условиях колебаний среды.

В системе Лейбница, которая исторически предшествовала немецкой классической философии, обнаруживается подобный принцип соотношения души и тела: «Монада является постоянным живым зеркалом универсума…Тело, принадлежащее монаде, которая есть его энтелехия, или душа, образует вместе с энтелехией то, что можно назвать живым существом, а вместе с душою- то, что называется животным».27 В понятии монады, Лейбниц выразил когнитивную природу отражения, свойственного живому. Способность живого отражать объективный мир и себя самого, он называет «живым зеркалом». В этом проявляется природа информационного отражения на уровне нервной системы животных.

Таким образом, принцип, связывающий идеальное и материальное в органическое целое, с позиции современной науки, представляет собой основной структурный паттерн самоорганизации живого. Живые организмы- это самоорганизующиеся системы, функционирующие на основе информационной программы и запрограммированных механизмов гомеостаза. Генетическая программа, выполняет функцию первичного интеллекта, сформировавшегося эволюционно, что обеспечивает целесообразное, «разумное» поведение.

Во второй главе «Природа живого в свете идей самоорганизации» анализируется становление представлений о живых системах, развития понятия гомеостаза, анализируются проблемы эволюции и когнитивного подхода.

В первом параграфе «Методологические проблемы изучения самоорганизации живых систем» анализируется развитие системно-синергетической методологии, выявляется эволюция системных представлений. Первой концепцией была тектология А.А.Богданова. В 30-40-е годы известность приобрела система Т.Котарбинского,- праксиология. Третьей стала общая теория систем Л.фон Берталанфи. Четвертый этап связан с созданием кибернетики Н.Винером. Пятый этап ознаменовался появлением теории самоорганизации, неустойчивых динамических систем, теории катастроф и хаоса.

Рассматриваются этапы формирования концепции обратной связи, разработанной Н.Винером. Обратная связь означает передачу информации о результате деятельности к первоначальному источнику, корректирующему устройству, на основе программы поведения. Первое исследование петель обратной связи было дано Н.Винером, Дж.Биглоу и А.Розенблютом, описавшими идею круговой причинности как логического паттерна, лежащего в основе концепции обратной связи и применили её к модели поведения живых организмов.

Концепция обратной связи в биологии переросла в концепцию гомеостаза, механизм которого лежит в основе представлений о норме и патологии в медицине. Великий французский физиолог Клод Бернар сформулировал понятие постоянства внутренней среды организма. Концепция «внутренней среды» К.Бернара послужила в современной биологии и медицине основой учения о гомеостазе и стала одной из самых плодотворных учений физиологии.

Деятельность И.М.Сеченова способствовала продолжению развития учения о гомеостазе. Он проводит аналогию принципов саморегуляции в живых системах с автоматическим регулятором Уатта. Уже в двадцатом столетии американский физиолог У.Б.Кеннон продолжил развитие учение о гемеостазе, разработав теорию принципа саморегуляции постоянства внутренней среды организма, ставшею одной из предпосылок кибернетики. Кеннон использовал понятие о том, что живые существа представляют собой открытую систему, имеющую связи с окружающей средой, при этом саморегуляция ограничивает возникающие в организме колебания в узких пределах. Кроме процессов уравновешивания в организме включается кооперация и интеграция функционирования органов и систем. Для процессов, обеспечивающих устойчивость организма, Кеннон предложил термин «гомеостазис», который означает регулируемое постоянство внутренней среды; термин «гомеостаз» - это совокупность механизмов и связей организма, направленных на поддержание постоянства внутренней среды. В эволюционном аспекте гомеостаз- это генетически закрепленная адаптация организма к условиям окружающей среды. Кеннон пришел к выводу о том, что организм обладает большим «запасом прочности».

В дальнейшем было показано, что значительная роль в регуляции гомеостаза принадлежит нервной и эндокринной системам. Л.А.Орбели была установлена адаптационно-трофическая роль нервной системы, сущность которой заключается в том, что симпатическая нервная система может менять функциональную активность органов, адаптируя к внешним условиям. Гормональные влияния непосредственно участвуют в обеспечении адаптации к воздействиям внешней среды и находятся под контролем нервной системы.

Согласно теории И.П.Павлова низшие отделы центральной нервной системы регулируют в основном внутреннюю среду и обычные вегетативные функции, а адаптация к изменениям внешней среды осуществляется большими полушариями мозга, которые своей сигнальной деятельностью путем образования условных рефлексов реализуют всё более совершенное уравновешивание с внешней средой. В работах А.А.Ухтомского выявляются уже элементы синергетики: «Что касается динамического равновесия, стационарного процесса…и производных из них колебательных явлений нелинейного типа, то их…можно находить в возбуждении нерва или мышцы…Повсюду, где есть…нарушающиеся и всё время восстанавливающиеся равновесие, есть и почва для колебательных явлений периодического типа».28

Развитие представлений о самоорганизации биологических систем в рамках синергетического подхода рассматривается в параграфе «Методология фрактального подхода в биологии». В этом разделе акцентируется внимание на анализе понятия самоподобия как основы фракталов. Методология фрактального подхода осмысливается в контексте понятий симметрии, инвариантности, монизма, принципа «клеточки». В философии таким принципом является «бритва Оккама». Широкое распространение получил принцип «клеточки» К.Маркса. «Клеточка» как абстракция товара, представляет собой «раздвоение» товара на две противоположные формы товара (идеальную и материальную), образующими кругооборот.

Кольцевой принцип «клеточки», как показывается в работе, аналогичен кольцевому принципу самоорганизации лауреата Нобелевской премии М.Эйгена: «Не может быть организованной функции, если нет информации, а эта информация приобретает смысл только через функцию, которую она кодирует. Такую систему можно сравнить с замкнутой петлей».29

Идея кольцевой причинно-следственной связи составляет также основу концепции аутопоэзиса У.Матурана и Ф.Варела, согласно которой жизненный процесс направлен на постоянное воплощение и поддержание сетевого паттерна организации живой системы.

Саморазвивающимся системам присуща сетевая иерархия организации, порождающая новое качество в процессе развития. Фрактальный подход, согласно Б.Мандельброту, направлен на поиск «инвариантов», обнаружение порядка в хаосе: «Связывающей нитью, определяющей понятие фрактала, стала идея о том, что некоторые феномены …имеют одинаковую структуру при рассмотрении их вблизи или издалека».30

Воспроизводство генома состоит в повторении общего паттерна, что обеспечивает воспроизводство сетевой организации живых систем. Фрактальность эволюции, проявляется в виде сетевого дерева эволюции, иерархических сетей экосистемы, которые постоянно воспроизводятся.

Фрактальное строение имеют разветвленная система легких, почечных канальцев, лимфатическая, кровеносная система, ветвящиеся кроны деревьев, корней, дерево эволюции с повторяющимися разветвлениями (точками бифуркации, мутовками).

Биологические формы и функции, согласно шведскому эволюционисту Лима-де-Фариа, это продукты, отлитые в тех же матрицах, в которых отливаются форма и функция, уже имеющихся форм более ранней стадии развития материи. Новые уровни эволюции возникают путем комбинирования исходных форм. В исследовании этой проблемы было выявлено сходство между природой фракталов и теорией автоэволюции Лима-де-Фариа.

Анализируются методологические проблемы фракталов и хаоса, явления нарушения линейности, что приводит к появлению апериодических хаотических движений. Показывается, что хаотичности жизни, турбулентному хаосу противостоят явления самоподобия. Сущность фрактальной методологии сводится к поиску инвариантов, которые позволяют сжимать информацию, выявить закон построения фрактального множества. Самоподобие как основа фрактальности, согласно М.Шредеру, представляет собой тип симметрии, периодичности.31

С понятием фракталов тесно связана природа хаоса. Хаос объясняет случайные изменения погоды, распространение эпидемий, распространение нервного импульса из клетки в клетку. Хаос это наличие апериодических, случайных событий в детерминированных системах.

Формируется фрактал за счет повторения паттерна с помощью обратной связи. Математически петля обратной связи соответствует нелинейному процессу, известному как итерация (повторение). В этом процессе функцию многократно применяют к себе.

Системно-структурные неустойчивости развивающегося процесса в критических точках представляют собой бифуркации (мутовки, дивергенции). В эволюции в точках бифуркации появляются вилки, мутовки в результате система отклоняется. Фрактальность живого означает, что общий паттерн организма, «клеточка», повторяется на всех уровнях жизни.

Живые индивиды путем самоорганизации могут создавать более высокие уровни «социальных» интеграций. Данная стратегия эволюции характерна для пчел, муравьев, социальной организации. Очевидно, можно предположить, что эволюция запрограммирована в виде фрактального паттерна, что определяет повторение этапов интеграции, дивергенции (мутовки), определяющие успешность экспансии.

Принцип циклической связи, как показывается в работе, проясняет философскую проблематику внутренней цели, целесообразности органических систем. В методологическом плане в этом обнаруживается переход от мышления в линейных причинных цепях к мышлению по схеме циклической связи.

Выясняется природа и значение хаотической динамики в биологии. Отрицательное значение хаоса определяется воздействием, выходящим за пределы компенсаторных, когнитивных возможностей гомеостатических систем, что приводит к их гибели.

Использование хаотического поведения, движения живыми организмами многообразны. Фрактальное заполнение пространства используется в стратегии поиска цели. Хаотический полет насекомых по сложным траекториям увеличивает площадь и объем, что затрудняет обнаружение их местонахождения. Хаотическое, петляющее передвижение, создает помехи хищнику в моделировании поведения жертвы. Результат игрового поведения с использованием фрактального хаотического движения, определяется когнитивными способностями противников, выработанными рефлексами.

Исследование хаоса в живой природе открывает новую страницу в познании самоорганизации живых систем. Хаос это универсальное свойство, присущее системам с нелинейной обратной связью. Динамическое поведение присущее биологическим осцилляторам характеризует электрическую активность сердца. Нелинейность в процессах с обратной связью служит целям регуляции и управления.

Идеи синергетики имеют важное методологическое значение, поскольку включают представление о развитии физических систем в картину универсального эволюционизма. Освоение синергетикой сложных, развивающихся систем стирает границы между методами естественнонаучного и гуманитарного познания.

Важный вклад в разработку нового подхода внесла школа И.Пригожина. В рамках нового подхода обосновывается представление о развитии физических систем и включение их в физическую картину мира. Удалось свести в единое целое различные науки, сформировать целостную общенаучную картину мира.

У истоков междисциплинарного синтеза стоял В.И.Вернадский, который рассматривал биосферу как самовоспроизводящуюся систему, функционирование которой обусловлено существованием в ней живого вещества, совокупности живых организмов.

Самоорганизация это процесс спонтанного усложнения, появления нового порядка, являющегося противоположностью энтропии,- тенденции к разрушению градиентов, структур. Синергетические системы способны к самоорганизации при определенных условиях: существования надкритического интервала, отделяющего систему от состояния равновесия, притока в систему полноценной энергии и вывода энтропии из системы. Различают открытые системы, обменивающиеся с окружением энергией и веществом, и закрытые. Порядок и хаос две противоположности динамически взаимосвязаны. Хаос выступает как источник эволюции,- в точках бифуркации происходят качественные изменения, повороты к новым направлениям развития.

Исследуется проблема взаимосвязи эволюции с нарушением симметрии. Историческая траектория эволюции системы при увеличении управляющего параметра, характеризуется чередованием устойчивых областей, где доминируют детерминистические законы, и неустойчивых областей вблизи точек бифуркации, где открывается возможность выбора. Такие системы вблизи фазовых переходов совершают флуктуации, для них характерно большое время релаксации, идентичные структуры на многих масштабах (фрактальность), особые спектры, шумы. Как считает датский ученый П.Бак, критические состояния эволюционных систем можно определить как «самоорганизующуюся критичность» и является особо ценным для эволюции.32

Воспроизводство системы поддерживает паттерн самоорганизации, которую У.Матурана, Ф.Варела назвали аутопоэзисом. Молекулярные компоненты такой системы связаны в сеть динамических взаимодействий. Молекулярные компоненты аутопоэзного единства динамически связаны в сеть непрерывных взаимодействий. Клеточный метаболизм порождает такие компоненты, которые участвуют в цепи превращений, которая их же порождает. С позиции философии, эту особенность можно выразить как «причину самого себя», «самоцель». Особенность аутопоэзной системы состоит в том, что она сама себя делает отличной от окружающей среды путем самоорганизации, поддержания гомеостаза, при этом продолжает составлять с ней единое целое. Живые существа отличаются тем, что их организация порождает в качестве продукта их самих, без разделения на производителя и продукт. Бытие (продукт) и творение (деятельность) аутопоэзного единства образуют одно целое, что определяет специфику способа организации живых систем. Основные положения теории аутопоэзиса можно считать экспликациями философского определения сущности живых существ, данные Аристотелем, Кантом, Гегелем. В этом обнаруживается имманентная связь философии и современных биологических (синергетических) теорий живых систем.

Дарвиновский принцип естественного отбора, согласно М.Эйгену, является механизмом создания информации. Селекция информационных программ определяется оценкой информации и конкуренцией.

С позиции теории эволюции, обосновывается новый подход к определению «ценности» информации. Значение нового направления в эволюции можно оценить через степень разветвленности фрактала. Фундаментальные эволюционные приспособления, порождают более мощные фракталы. Фрактальная размерность может служить количественным определением ценности новой информации.

В третьей главе «Методологические проблемы эволюции» развивается новый подход к проблеме источника эволюционной изменчивости и пределам эволюции. Выдвигается модель внутреннего источника эволюционной изменчивости, согласно которой источник эволюционной изменчивости связан с наличием в клетке генов-мутаторов, способных вызывать определенную скорость мутаций. К этому факту необходимо добавить обнаруженное свойство у некоторых генов менять своё местоположение в геноме. Открытие «прыгающих генов» и «генов-мутаторов» позволяет по-новому подойти к источнику эволюционной изменчивости.

Новое представление об источнике эволюционной изменчивости обосновывается ещё одной группой данных,- открытием японским ученым С.Тонегава механизма формирования новых генов иммуноглобулинов: «Иммунная система…пример изобретательности… разнообразие антител…обеспечивается перетасовкой гораздо более узкого набора генных фрагментов генов антител…Разрезание и сшивание сегментов генов…представляет собой не случайный процесс…То, что для обеспечения разнообразия антител существует два механизма- комбинаторный и мутационный,- интригует».33

Обосновывается модель внутреннего источника эволюционной изменчивости, согласно которой механизм, обнаруженный С.Тонегава, носит не узкий характер, обеспечивая разнообразие иммуноглобулинов, а является источником эволюционной изменчивости. Открытие внутригенных дупликаций и дупликаций целых генов, а также мобильных генетических элементов (МГЭ), влияющих на работу смежных генов, содержащих различные сигналы управления, изменили представление о механизмах эволюции генетического материала. МГЭ способны в ответ на стрессовое воздействие произвести в организме изменения, которые наследуются. Реорганизация кодирующих участков носит адаптивный характер. Создание новых генов посредством рекомбинации копий генов или их частей экзонов, кодирующих отдельные домены белков, лишь некоторая возможность использования имеющегося потенциала генных преобразований.34 Новая модель источника эволюционной изменчивости объясняет обнаруживаемую эволюционистами «канализацию» эволюции.

Новое представление об источнике эволюции дополняет теорию автоэволюции Лима-де-Фариа и теории номогенеза Л.С.Берга. При этом эволюционный отбор не отвергается.

Эта модель, состыковывается с представлением о фрактальном характере эволюции,- становится понятным, что фракталоподобные структуры в эволюции, обладающие иерархической системностью, обеспечивают максимальное выживание. Осуществление процесса эволюции через каскад точек ветвления (мутовчатость, вилки) обеспечивает дивергентный характер эволюции, что определяет разнообразие по многим параметрам.

Природа фрактальности организма, эволюции связан с проблемой «сжатия» информации. Как отмечает Дж.Глейк, в геноме может кодироваться не каждая деталь ветвящихся бронхов, дыхательного дерева легких или переплетения кровеносных сосудов, а алгоритм фрактала, путем повторения точек бифуркации.

Отмечается, что в направлении «социальной» организации эволюционировали муравьи и пчелы. Очевидно, что алгоритм, обеспечивающий «интеграцию» и формирование организма имеет широкое эволюционное значение. Согласно Л.Маргулис, эволюция клетки результат интеграции более примитивных форм жизни. Второй этап интеграции связан с эволюцией многоклеточных организмов.

Другой аспект методологических проблем эволюции, связан с проблемой предела эволюции. Постановка проблемы предела эволюции, имеет важное методологические значение. Как считает Э.Майр, явления эволюционного застоя всегда были загадкой.

Рассматриваемая модель «пределов эволюции» связывается с ограничением эволюционной изменчивости. Показывается, что структура белков, их разнообразие, сформировавшееся в начале эволюции, в дальнейшем не изменяется. Сочетание факторов, создающих новые направления, ограничено. В эволюции каждой системы организма можно выделить фазу развития и фазу достижения максимально возможного. После формирования основных типов биохимических реакций, внутриклеточных структур,- эволюция этих структур прекратилась. На втором этапе происходило формирование органов и систем многоклеточного организма.

Согласно К.М.Завадскому и Э.И.Ключинскому, эволюционные новшества капитального значения, удерживаются в течение миллионов поколений.35 Этот факт известен для клеточных органелл, биохимических реакций. С этой точки зрения, эволюция завершилась два миллиарда лет назад. Данные выводы получают обоснование в рамках выдвинутой модели пределов эволюции.

Отмечается, что гены, мутационные изменения которых ответственны за морфологическую эволюцию, в большинстве своем не структурные, а регуляторные. Структурные гены являются наиболее эволюционно консервативными, продукты их активации определяют основные свойства зародышевых клеток. Согласно Бернарди, большая часть мутаций имевших место в древних генах были не случайным, а строго канализированным процессом.36

Согласно известному эволюционисту Н.Н.Воронцову, модель эволюции, предложенная Л.С.Бергом, получила косвенное подтверждение. Теория номогенеза Л.С.Берга представляет собой эволюцию на основе закономерностей. Исходя из современных представлений, в эволюции существует определенная векторизация, направленность путей преобразования некоторых признаков и структур, что придает эволюции направленность, канонизированный характер.

В диссертации проводится параллель между моделью эволюции Л.С.Берга и теорией Лима-де-Фариа. Однако этим теориям не достает конкретизации источника эволюционной изменчивости. В контексте выдвинутой модели «источника эволюционной изменчивости» эта проблема получает новое освещение.

В этой связи представляет интерес точка зрения Б.А.Богатых, согласно которому, «фрактальность отражает некую канализацию эволюции». Эволюция есть развертывание уже существующих зачатков. Идею фрактальности эволюции развивает Н.Луман, «эволюция протекает рекурсивно, т.е. итеративно применяет к своим собственным результатам тот же самый процесс».37

В четвертой главе