Книги по разным темам Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |

развития, который характерен для роста зародыша в утробе матери, воспроизводился бы на уровне всего населения Земли. Возникновение и развитие головного мозга у зародыша замечательно и по ювелирной точности, и по тем аналогиям, которое оно дает для правдоподобной версии роста народонаселения мира. Рост клеток головного мозга ускоряется, начиная с восьмой недели беременности, а к десятой неделе приобретает взрывной характер. Каждую минуту число клеток головного мозга плода увеличивается на миллион. Затем, к тринадцатой неделе, экстенсивный рост прекращается, и развитие устремляется внутрь. Вместо увеличения числа клеток в мозгу зародыша происходит увеличение числа связей. За несколько месяцев в точности воспроизводится сложная структура головного мозга Homo sapiensa — продукт почти 50 миллионов лет эволюции. 1 Возможность того, что аналогичный процесс может происходить и на уровне народонаселения Земли, не следует так просто сбрасывать со счетов. Современные люди уже организованы в сложные структуры — в города и деревни, общественные институты и частные предприятия, социальные клубы и культурные организации, а также в мириады других групп. Эти структуры соединены между собой множеством циклов и обратных связей, и число этих взаимосвязей продолжает расти экспоненциально. Письменность известна на протяжении 10000 лет, книгопечатание — на протяжении 500 лет. Телеграф и телефон появились в XIX веке, а радиосвязь — в XX столетии. Широкое распространение компьютеров для информационных целей и коммуникации берет начало лишь с 60-х годов XX века, а телефакс относится к еще более поздним достижениям. В настоящее время число компьютерных сетей удваивается каждые несколько лет, а радио, телевидение, телекс и факс проникли во все уголки нашей планеты. Внутренние связи народонаселения развиваются и экстенсивно, и интенсивно. Наблюдения за быстрым ростом связей между природными компонентами, достигшими критической массы, естественно приводят к вопросу о том, не возникнет ли в недалеком будущем некое новое эволюционное явление. Не будет ли исход его в какой-то мере напоминать мировой супермозг, в котором отдельные индивиды играют всего лишь роль передающих информацию нейронов Такая возможность, представленная Питером Расселом в увлекательной, но и пугающей концепции глобального мозга, а в более религиозной форме — в идее Тейяра де Шардена о ноосферной эволюции, — не просто один из потенциально возможных вариантов выбора. Такая возможность непременно реализуется, если мы позволим циклам и обратным связям замкнуться и включить нас в единую цепь ценой нашей индивидуальной свободы и автономии. Но это означало бы, что вступил в силу иерархический эволюционный сценарий. К счастью, мы достигли до-

[115]

статочно высокой ступени развития и наш мозг обладает способностью мыслить на достаточно высоком уровне для того, чтобы мы могли отказаться от порабощающих личность сценариев развития общества и выбрать голархический путь, когда усилия отдельных индивидов и сообществ соединяются по взаимному согласию в гибкие социальные системы. Ведь мы вступаем в Век Водолея, с присущим ему соучастием, гуманностью и дисциплиной, который по уверениям астрологов будет длиться более двух тысяч лет.

Далекие горизонты будущего подчеркивают альтернативы, которые открываются перед человечеством, Регресс до полного исчезновения человечества или эволюция до нового плато существования; ставки всегда были высоки, но они никогда не были так высоки, как сейчас. Ответственность также никогда не была столь высокой. Осознав эволюцию, мы должны теперь сделать ее сознательной. Если мы того захотим, то следующий шаг в развитии человеческого общества можно совершить сознательно. В последнее десятилетие XX века у нас есть средства и возможность планировать нашу судьбу.

Приложение.

Основные понятия теории эволюционных систем.

Новые теории эволюционирующих систем берут начало из общей теории систем Людвига фон Берталанфи, кибернетики Норберта Винера и теории информации Клода Шеннона. Основные понятия и теории развивались в различных областях естественных и социальных наук, а также в философии. Они достигли зрелости с появлением неравновесной термодинамики Ильи Пригожина и последних успехов математического моделирования хаоса и преобразований в динамических системах.

Все эти науки позволяют нам по-новому взглянуть на природу реальности. Согласно новой точке зрения, человек и общество в этом мире являются не чужаками, а неотъемлемыми частями огромной волны эволюции, начавшейся 18 миллиардов лет назад с большого взрыва и теперь затронувшей явления жизни, культуры и сознания. Новые науки описывают динамические особенности этой эволюции и ее основные этапы. Если вообще существует прочный базис для достижения следующей ступени в эволюции человечества и для того, чтобы попытаться направить эволюцию в наших общих интересах, то новые науки, несомненно, находятся в особенно благоприятном положении для того, чтобы сделать это. Знакомство с их ключевыми понятиями составляет неотъемлемую часть грамотности в наше время*

4.

[116]

Основные понятия.

Материя во Вселенной кластеризуется во все более и более сложные образования, части которых действуют согласованно (когерентно) и разделяют общую судьбу. Такие образования называются системами. Не все существующие в мире системы одинаковы, хотя имеются общие категории, не укладывающиеся в рамки традиционного деления естественных и социальных наук. Новые категории относятся не к физической системе, химической системе, биологической системе и т.д., а к состояниям равновесным, близким или далеким от равновесия (слабо или сильно неравновесным). Сильно неравновесные системы стали известны недавно; тем не менее они составляют категорию систем, которые развиваются в физическом и химическом, равно как и в биологическом и человеческом мире. Что же касается двух остальных категорий систем — равновесных и слабо неравновесных, то они известны уже более ста лет.

В равновесных системах потоки энергии и вещества выровняли различия в температуре и концентрации; элементы системы неупорядочены и случайно перемешаны, а сама система однородна и динамически инертна. В слабо неравновесных системах, находящихся вблизи равновесия, но не в своем равновесии, существуют небольшие различия в температуре и концентрации; внутренняя структура не хаотична, и сами системы не инертны. Такие системы стремятся сместиться к равновесию, как только устраняются связи, удерживавшие их в неравновесном состоянии. Слабо неравновесные системы достигают равновесия, когда прямые и обратные реакции статистически компенсируют друг друга, в результате чего различия концентрации в целом исчезают (это явление известно как закон действия масс, или закон Гульдберга-Вааге). Исчезновение различий концентрации означает химическое равновесие, а достижение равномерной температуры означает тепловое равновесие. В то время как в неравновесном состоянии системы выполняют работу и, следовательно, производят энтропию, в равновесном состоянии они не выполняют работы и производство энтропии прекращается. В состоянии равновесия производство энтропии, силы и потоки (скорости необратимых процессов) равны нулю, в то время как вблизи равновесия производство энтропии мало, силы слабы, а потоки являются линейными функциями от сил. Таким образом, состояние вблизи равновесия есть состояние линейного неравновесия, описываемое линейной термодинамикой в терминах статистически предсказуемой тенденции к максимальной диссипации свободной энергии и наивысшему уровню энтропии. Системы в слабо нелинейном состоянии в пределе переходят в состояние, характеризуемое наименьшей свободной энергией и максимальной энтропией, совместимыми, с граничными условиями (при любых начальных условиях).

[117]

К третьей возможной категории относятся сильно неравновесные системы, далекие от теплового и химического равновесия. Такие системы нелинейны и проходят через неопределенные фазы. Они не стремятся к минимальной свободной энергии и максимальной удельной энтропии, но усиливают определенные флуктуации и переходят в новый динамический режим, который радикально отличается от стационарных равновесных или слабо неравновесных состояний.

На первый взгляд кажется, будто системы в сильно неравновесном состоянии противоречат знаменитому второму началу термодинамики. Действительно, как могут системы повышать свой уровень сложности и организации и увеличивать свою энергию Второе начало термодинамики утверждает, что организация и структура любой изолированной системы стремятся исчезнуть, уступая место однородности и случайности. Современные ученые знают, что развивающиеся системы не изолированы и поэтому второе начало термодинамики не полностью описывает происходящие в них процессы, точнее то, что происходит между системами и окружающей их средой. Системы, относящиеся к третьей категории, всегда с необходимостью являются открытыми системами, поэтому изменение энтропии в них не определяется однозначно необратимыми внутренними процессами. Протекающие в таких системах внутренние процессы не подчиняются второму началу термодинамики: свободная энергия, единожды затраченная, не способна более выполнять работу. Но энергия, необходимая для совершения работы, может быть лимпортирована открытыми системами из окружающей среды: через границы открытой системы может осуществляться перенос свободной энергии (или отрицательной энтропии)*

5. Когда две величины — свободная энергия внутри системы и свободная энергия, поступающая через границы системы из окружающей среды, — находятся в равновесии и компенсируют друг друга, система переходит в неизменное (т.е. стационарное) состояние. Поскольку в динамической среде два члена уравнения Пригожина редко компенсируют Друг друга в течение сколько-нибудь продолжительного времени, системы в реальном мире в лучшем случае метастабильны: они имеют тенденцию

[118]

флуктуировать относительно своих стационарных состояний, а не неподвижно пребывать в этих состояниях без всяких вариаций.

Эти основные понятия были применены в ряде областей науки, апробированы и разработаны различными способами. Исследования, непосредственно относящиеся к эволюционным понятиям, можно грубо разделить на две категории: эмпирические исследования, опирающиеся на наблюдение и эксперимент, и теоретические исследования, проводимые на формальных — математических — моделях поведения систем.

Эмпирические исследования.

Исходным пунктом эмпирических исследований явилось наблюдение, согласно которому при подходящих условиях постоянный и интенсивный поток энергии, проходящий через систему, вынуждает ее переходить в состояния, характеризуемые более высоким уровнем свободной энергии и более низким уровнем энтропии. Как предсказал Илья Пригожий в 60-х годах и как подтвердил своими экспериментами, выполненными еще в 1968 г., биолог Гарольд Моровиц, поток энергии, проходящий через неравновесную систему в состоянии, далеком от равновесия, приводит к структурированию системы и ее компонент и позволяет системе принимать, использовать и хранить все возрастающее количество свободной энергии. Одновременно происходит увеличение сложности системы и убывание ее удельной энтропии.

Существенной мерой в ходе эволюции является не тотальный прирост свободной энергии в системе, а прирост плотности потока свободной энергии, который система поддерживает, сохраняет и затем использует. Плотность потока энергии есть мера свободной энергии, приходящейся за единицу времени на единицу объема; например, эрг/сек.см3. Восходя по шкале сложности систем, мы обнаруживаем, что величина плотности потока энергии возрастает. В сложной химической системе плотность потока свободной энергии выше, чем в одноатомном газе; в живой системе — выше, чем в любой сложной химической системе. Это различие указывает на основное направление эволюции, поток, сметающий на своем пути все препятствия, который определяет стрелу времени как в физическом, так и в органическом мире.

Зависимость между потоком энергии в единицу времени и изменением удельной энтропии и плотности потока свободной энергии существенна для ответа не только на вопрос о том, как системы эволюционируют в третье состояние, но и на вопрос о том, обязательно ли происходит подобная эволюция при наличии определенных условий. До 70-х годов исследователи склонялись к точке зрения, красноречиво изложенной французским биохимиком и микробиологом Жаком Моно, согласно которой эволюция в основном обусловлена

[119]

случайными факторами. Но к 80-м годам многие ученые пришли к убеждению, что эволюция носит не случайный характер, а происходит с необходимостью, если определяющие ее параметры удовлетворяют соответствующим требованиям.

абораторные эксперименты и количественные формулировки подтверждают неслучайный характер эволюции систем в третьи состояния. Упорядоченная структура возникает всегда, когда сложные системы погружены в интенсивный и не пересыхающий поток энергии. Принципы, ответственные за это эволюционное явление, сводятся к следующему. Прежде всего, система должна быть открытой, т.е. должна подпитываться реагентами и выводить конечные продукты. Затем, система должна иметь достаточно разнообразный запас компонент и обладать достаточно сложной структурой, чтобы иметь возможность находиться более чем в одном динамическом стационарном состоянии (т.е. система должна быть мультистабильной). И последнее (по счету, но не по значению) условие: между основными компонентами системы должны существовать обратные связи и каталитические циклы.

Последнее требование (существование каталитических циклов) имеет под собой глубокую основу. Со временем такие циклы должны претерпевать естественный отбор, поскольку обладают замечательным свойством выживать в широком диапазоне условий. Каталитические циклы обладают высокой стабильностью и порождают реакции, протекающие с высокими скоростями. Циклы бывают двух типов: автокаталитические, когда продукт реакции катализирует свой синтез самого себя, и кросс-каталитические, когда два различных продукта (или группы продуктов) катализируют синтез друг друга.*

6

[120]

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |    Книги по разным темам