Пространственно-временная динамика эволюционных процессов в сложных системах
Е. Н. Князева
Е. С. Куркина
В данной главе раскрывается содержание эволюционной модели, предложенной С. П. Курдюмовым, рассматриваются выдвинутые им ключевые идеи, составляющие ныне фундамент для развития методологии исследования сложных саморазвивающихся систем – синергетики. В основе этой эволюционной модели лежат четыре представления: связь пространства и времени, сложность и ее природа, режимы с обострением, в которых происходят самоорганизация и быстрый, лавинообразный рост сложности, эволюционные циклы и переключение режимов как необходимый механизм поддержания «жизни» сложных структур. Эта методология позволяет понять природу инновационных сдвигов в природе и обществе и показать возможность управления инновационными процессами и конструирования желаемого будущего. Определяются подходы для возможных применений этой модели для понимания динамики сложных социальных, демографических и геополитических систем.
Ключевые слова: инновация, конструирование будущего, коэволюция, нелинейность, неустойчивость, режимы с обострением, пространство и время, самоорганизация, синергетика, сложные системы, темпомиры.
Модель Курдюмова эволюции сложных систем
В 2013 году исполнилось 85 лет со дня рождения С. П. Курдюмова (1928–2004), выдающегося ученого, который по праву считается основателем синергетики и главным вдохновителем синергетического движения в России. Его вклад в развитие современной междисциплинарной теории и методологии исследования сложных саморазвивающихся систем трудно переоценить. Исследуя динамику формирования и развития неравновесных структур при термоядерном горении плазмы, он интуитивно осознал, что она является достаточно общей и определяет основные черты эволюции многих систем самой разной природы. С его ученицей Е. Н. Князевой они заложили фундамент нового научного направления в философии, которое ныне интенсивно развивается[144].
Сергей Павлович развивал синергетику как теорию режимов с обострением, режимов, которые начинаются с медленной квазистационарной стадии и заканчиваются взрывным развитием, коллапсом и гибелью системы. Как правило, до коллапса дело не доходит, в системе происходят качественные изменения, и начинается новый цикл развития обновленной системы. Структуры, развивающиеся в режиме с обострением, взаимодействуют друг с другом, на одних стадиях развития они формируются, объединяются в более сложные структуры, на других – распадаются. Некоторые структуры сильно опережают в развитии всех остальных, другие, наоборот, выпадают из общей тенденции развития навсегда. Примером быстро развивающихся структур могут служить города мирового масштаба, такие, как Нью-?орк, Лондон, Москва, Сингапур и др. Примером структур, выпавших из исторического хода развития, являются анклавы цивилизации: аборигены Австралии и Новой Зеландии, некоторые племена Африки и Юго-Восточной Азии. Разные эволюционирующие сложные системы отличаются друг от друга временными и пространственными масштабами, природой и характером взаимодействий, смыслом переменных и параметров, но по отношению к процессу эволюции они могут быть рассмотрены с единой позиции – через призму взаимодействия и развития структур разной сложности. Сергеем Павловичем были сформулированы некоторые основополагающие принципы эволюции сложных структур: принцип коэволюции, или принцип объединения простых структур в сложные, принцип цикличности как необходимого условия самоподдержания и развития сложных структур, высказаны гипотезы о связи пространства и времени, о влиянии будущего на настоящее, а также сформулированы некоторые принципы управления сложными системами.
Ярким примером эволюции в режиме с обострением может служить развитие мировой капиталистической системы, которая на первых порах основывалась исключительно на рыночных отношениях и не регулировалась правительствами. Результатом стал мировой кризис и крах всей экономической системы в 1928–1932 годах, сильнейшее расслоение общества и депрессия. В режиме с обострением развивалось более миллиона лет и мировое сообщество людей. Об этом свидетельствуют исследования характера роста общей численности людей и мирового валового продукта. Демографический взрыв – последний этап развития мировой системы в режиме с обострением. Он наблюдался в середине прошлого века, а теперь имеет место – демографический переход и начало новой стадии эволюции.
Курдюмов впервые предложил применить модель нелинейной теплопроводности с источником, которую используют для описания процессов в плазме, к исследованию эволюции человеческого общества, и посмотреть на историю как на развитие структур разной сложности. Ему же принадлежит идея реализации и исследования циклического развития общества. Эта модель может быть использована и для описания эволюции других сложных систем. Динамика этой модели положена и в «Основания синергетики», поэтому мы назвали ее моделью эволюционной динамики С. П. Курдюмова. Развитие модели Курдюмова в применении к анализу эволюции общества (преимущественно в аспекте демографии) было осуществлено в работах учеников и последователей Курдюмова[145]. Режим с обострением был наложен на весь ход истории, и с этой точки зрения проанализировано изменение структур расселения и хозяйствования, исследована последняя стадия развития в режиме с обострением и сделаны прогнозы будущего развития. В работе[146]были исследованы и сравнены механизмы и причины усложнения систем в ходе биологической эволюции, экономической эволюции при капитализме и глобальной эволюции общества.
Настоящая работа лежит в русле этих исследований. Она опирается на результаты математического моделирования динамики сложных систем, и в первую очередь на модель эволюции Курдюмова, которая учитывает, как диссипативные процессы, так и кумулятивные – две главные движущие силы эволюции. В ней мы попытались сформулировать общие законы пространственно-временной эволюции сложных систем, развивающихся в режиме с обострением, исследовали механизмы циклов и их роль в появлении и распространении инноваций. Мы стоим на позиции универсального эволюционизма, рассматривающего эволюцию как непрерывный во времени единый процесс, который стартовал в результате Большого Взрыва и привел к формированию Вселенной, появлению человека разумного, способного к познанию. Парадигма универсального эволюционизма включает представление о познаваемости нашего мира, который существует независимо от человека, но отражает его присутствие в мире и креативные возможности его сознания. Мир познаваем, поскольку человек сам является эволюционным продуктом этого мира. Антропный принцип здесь рассматривается как следствие глобального эволюционного процесса. Как и многие ученые (А. В. Молчанов, А. Д. Панов, О. П. Иванов, А. П. Назаретян, Л. Е. Гринин, А. В. Коротаев,
А. В. Марков и др.), мы считаем, что химическая, биологическая, космическая и социально-экономическая макроэволюции являются результатом процесса самоорганизации материи, имеют генетическую и структурную преемственность и подчиняются единым законам развития. Эволюционная парадигма, опирающаяся на идею универсальной эволюции, или, как сейчас говорят, Big History, дала возможность увидеть картину развития мира в целом и стала одной из важнейших составляющих науки и философии.
Смена образцов мышления: от линейных к нелинейным моделям эволюции
Многолетний опыт математического моделирования эволюционных процессов, протекающих в сложных системах, дает нам основание полагать, что мы можем видеть необычные, парадоксальные, порой скрытые от привычного взгляда свойства хода эволюции и понимать внутренние механизмы эволюции. Целью настоящего исследования и является развернуть эту общую картину характера эволюции в сложных системах (причем как в природных, так и в социальных и человеческих), пространственно-временных свойств эволюционных процессов и динамики нестабильностей, кризисов и рождения инноваций.
Согласно классическим эволюционным моделям XIX века, созданным Чарльзом Дарвином, Гербертом Спенсером, Льюисом Морганом и др., эволюция протекает линейно, постепенно, ее ход подчинен строгим образцам и носит восходящий, кумулятивный, накопительный характер. Дарвин, как известно, был градуалистом и считал, что эволюция биологических видов происходит step by step, пошагово. Эволюция отождествлялась с постоянным улучшением и совершенствованием жизни, с переходом от хаоса и дезорганизации к порядку, от простых структур жизни ко все более сложным. С переходом к неклассическим моделям в социологии и культурологи в 1950-х годах понимание хода эволюции изменяется. Возникает представление о многолинейности и многоплановости эволюции, социальной и культурной адаптации, экологических и культурных нишах, отсутствии единых закономерностей для разных народов, стран, этнических общностей. И хотя разные ученые рассматривали в качестве движущих разные факторы эволюции – (культурологЛес-ли Уайт – развитие техники, антрополог Джулиан Стюард-системы культурных ценностей, перешли к так называемому неоэволюционизму. В общем-то они описывали эволюционные процессы феноменологически, но эти описания сдвигались к тому пониманию, что нет гомогенности в ходе эволюции, эволюционные процессы подвержены скачкам или торможениям, существуют множественные тренды, разные направленности эволюционных изменений, прогрессивные сдвиги отнюдь не предопределены, в ходе эволюции сменяют друг друга разные стадии.
С позиции сегодняшнего дня, владея методами нелинейной динамики и теории сложных адаптивных систем, мы можем сказать, что неоэволюционисты середины XX века двигались к пониманию нелинейности эволюции. Только теперь наше понимание нелинейности эволюции научно фундировано, основано на математических моделях.
С общеметодологической точки зрения произошедшие изменения в образцах мышления можно охарактеризовать следующим образом:
? от обратимого времени классической физики к необратимому времени, стреле времени в теории биологической эволюции и неклассической физике, а также к пониманию зависимости свойств системы от наблюдателя;
? от идеалов редукционизма, сведения к простому, упорядоченному в природе и обществе к пониманию сложности, самоорганизации и эмерджентности;
? от монодисциплинарности к междисциплинарности и транс-дисциплинарности;
? от изучения прошлого к осознанию ценности предсказаний и построения сценариев будущего развития;
? от волюнтаристского отношения к функционирующим и развивающимся формообразованиям в природе и обществе до осознания необходимости вести диалог с природой и обеспечивать устойчивое развитие социальных систем (sustainable development), быть отвественными за выбор наиболее благоприятных, предпочтительных сценариев будущего развития.
Если раньше ученые лишь высказывали догадки, что развитие общества можно рассматривать по организменной аналогии, т. е. по образцам, наблюдаемым в развитии живых организмов, то в настоящее время и развитие природных феноменов (вихрей, ураганов, стай животных и т. п.), и рукотворную эволюцию человека и человечества (возникновение и рост городов, расцвет и падение империй, успешное развитие и распад, крах или банкротство компаний и фирм, демографический взрыв и демографический переход, информационную революцию) – всё это можно рассматривать с позиции теории сложных систем, некоего системного универсализма. Существуют определенные закономерности эволюции природных, социоприродных и социальных систем, и они не зависят от стихийных или сознательных действий отдельных особей или популяций в живой природе, от индивидов и малых или более крупных групп людей в социуме.
Эту внутреннюю логику эволюции мы и хотим здесь представить: ход эволюции сложных систем не линеен, подвержен неустойчивостям и кризисам, в нем происходят инновационные прорывы или же, напротив, наступают стадии замедления развития, рецессии, стагнации или упадка. Но в целом ход эволюции следует определенным паттернам, осуществляется «поверх голов творящих». Так, еще в XIX веке Гегель, создавший всеобъемлющую диалектическую систему, охватывающую, в том числе, и человеческую историю, утверждал, что ход истории объективен и не зависит от воли людей. Люди преследуют свои частные интересы и проявляют своеволие, а «хитрость мирового разума» направляет движение истории в нужное русло.
Прежде всего, опишем главные черты сложных систем, то есть систем, способных к самоорганизации и эволюции. Именно категория «сложность» объединяет системы разной природы и является главным параметром макроэволюции.
Сложные системы
Сложность как феномен вездесуща. Сложными являются системы неживой и живой природы, естественные и созданные человеком, искусственные системы, социальные организации и бизнес сообщества, экосистемы. Разномасштабные структуры в поверхностных слоях плазменного вещества на Солнце, вихри (циклоны и антициклоны) в атмосфере Земли, клетки, организмы и экосистемы, компании и рынки, общественные организации и правительства, города, страны и геополитические регионы, компьютерные системы софтвер и хардвер, интернет – всё это примеры сложных форм, структур и систем.
Сложные системы обладают определенными характерными свойствами:
– сложность есть множество элементов системы, соединенных нетривиальными, оригинальными связями друг с другом. Сложность есть динамическая сеть элементов (элементы соединены по определенным правилам);
– сложность есть внутреннее разнообразие системы, разнообразие ее элементов или подсистем, которое делает ее гибкой, способной изменять свое поведение в зависимости от меняющейся ситуации;
– сложность есть многоуровневость системы (существует архитектура сложности). Система, как целостный объект, может являться некоторым элементом, или подсистемой, другой системы более высокого уровня. Подсистемы, составляющие систему, могут быть намного сложнее самой системы, (например, человек сложнее общества). Часть системы может быть носителем всех системных качеств, и одновременно обладать и сверхсложными собственными режимами функционирования и развития;
– сложные системы больше, чем сумма их частей любого размера, поэтому их нужно анализировать в терминах иерархии взаимодействий; сложные системы являются открытыми системами, т. е. обменивающимися веществом, энергией и/или информацией с окружающей средой. Границы сложной системы порой трудно определить (видение ее границ зависит от позиции наблюдателя).
Понятия внутренняя и внешняя среда являются условными. Так для элементов системы, если их рассматривать как отдельные самостоятельные сложные системы, внутрисистемная среда является внешней. Внешняя среда для системы в свою очередь является внутренней средой системы, подсистемой которой она является. Так для человека, если мы его взяли в качестве сложного объекта наблюдения и изучаем его поведение, внешней средой являются все другие люди и организации. Но если мы его будем рассматривать как единицу семьи, или элемент партии, или клуба, то отношения между членами семьи, между членами партии или клуба будут уже внутрисистемными. Тоже касается городов, районов, государств и экономических организаций любого уровня. Город – сложная социально-экономическая организация. Связи с другими городами и населенными пунктами являются внешними для этого города, но если мы его рассматриваем как один из элементов системы городов, то это уже внутренний объект.
Что такое сложность системы?
– сложными могут быть структура системы, ее взаимодействия с другими системами и подсистемами, состояния системы, режимы функционирования и образцы поведения системы. Функции сложной системы зачастую гораздо сложнее, чем ее строение;
– сложные системы – это такие системы, в которых возникают эмерджентные феномены (явления, свойства). Эмерджентными называются новые неожиданные свойства, появляющиеся на динамическом уровне системы как целого, которые не могут быть «вычитаны» из анализа поведения отдельных элементов. Но и вещь (объект, система), ставшая частью целого, может трансформироваться и демонстрировать эмерджентные свойства;
– сложные системы имеют память, она заключена в их структуре, генетике и истории. Эволюционные процессы, в том числе и в человеческой истории, часто протекают по старым следам. В физических системах этот феномен носит название гистерезиса, в психологических – dej? vu, имеют место возвраты к старому и в человеческой истории;
– сложные системы могут находиться в разных состояниях при одних и тех же условиях, состояние системы зависит от предыстории. При переходе системы из одного состояния в другое и обратно зачастую наблюдается несовпадение точек (параметров) перескока, проявление своего рода инерции, стремление сохранить текущее состояние, идти по старым следам (гистерезис);;
– сложные системы имеют сложную иерархическую многоуровневую фрактальную структуру, внутренние взаимодействия между элементами системы тоже имеют фрактальную структуру. Примером может служить управленческая организация некоторой отраслью промышленности, состоящая из аналогичных управленческих структур отраслью, комбинатами, отдельными заводами, цехами и т. д. Сложная система как бы множит и повторят себя на разных уровнях организации, в разных масштабах;
– сложные системы – уникальные, неповторимые системы. Нет двух одинаковых людей, стран, городов, биологических особей, органов и даже звезд и тайфунов;
– сложные системы регулируются петлями обратной связи: отрицательной, обеспечивающей восстановление равновесия, возврат к прежнему состоянию (гомеостатическому равновесию), и положительной, ответственной за быстрый, самоподстегивающийся рост, в ходе которого расцветает сложность;
– каждая сложная система имеет свои внутренние характерные масштабы времени и пространства. Масштаб времени определяется скоростью главного процесса, связующего элементы воедино, а пространственный масштаб зависит и от радиуса внутрисистемных взаимодействий, и от скорости. Внутрисистемные пространство и время связаны между собой. В процессе эволюции наблюдается ускорение течения системного времени, которое выражается в сокращении характерных промежутков времени, за которые происходят глобальные системные события, например, сокращается длительность циклов;
– сложная система не обладает свойством эргодичности и никогда не демонстрирует всех своих свойств на наблюдаемой траектории. Отсюда следует слабая предсказуемость поведения в будущем сложной системы. Из-за сложной иерархической функциональной и топологической организации, из-за вложенности сложных систем друг в друга, из-за непрерывного изменения системы под воздействием взаимодействий с внешней средой в принципе невозможно определить всех функций сложной системы и предсказать поведение системы в будущем. Будущее сложной системы открыто, существуют лишь некоторые горизонты видения будущего;
– на определенных этапах эволюции сложная система может демонстрировать «эффект бабочки» – сильную чувствительность к малым незначительным возмущениям, последствия которых сказываются на траектории развития системы в будущем. «Эффект бабочки» получил свое название в связи с рассказом Р. Брэдбери «И грянул гром» (1952 г.), в котором случайная гибель одной бабочки, из-за очутившихся в прошлом пришельцев из настоящего с помощью машины времени, кардинально меняет жизнь в далеком будущем. Применительно к человеческой истории говорят о «малых причинах больших исторических событий».
Сложная система балансирует «на краю хаоса». Обычно такое поведение наблюдается вблизи точек бифуркаций или в области турбулентности, в области странного аттрактора. Здесь горизонт видения будущего системы чрезвычайно мал, поведение сложной системы практически не непредсказуемо;
– однако, существуют общие законы или правила развития сложных систем. Они выступают как тенденции, как принципы, которые достаточно часто и с большой вероятностью при оговоренных условиях наблюдаются, но не являются обязательными. Они помогают разобраться в сложных явлениях или процессах, и дать им глубокое научное объяснение. Они помогают делать прогнозы и выявлять векторы дальнейшего развития сложной системы. Законы эволюции сложных систем не позволяют делать точные прогнозы, это в принципе невозможно, но они дают возможность делать некоторые общие заключения, например, об усилении неустойчивости развития и увеличения вероятности распада, об усилении процессов концентрации ресурсов, об усилении расслоения общества и т. д., и помогают разрабатывать правильные управленческие решения. Управление будущем – одна из насущных научных проблем человечества.
– Многолетний опыт математического моделирования показывает, что динамика сложных систем поддается математическому моделированию, и даже слабую предсказуемость описывает режим детерминированного хаоса и метастабильная устойчивость структур, развивающихся в режиме с обострением. Однако
никакое, сколь угодно подробное и точное знание поведения сложной системы на реальном интервале (пространства или времени) не позволяет точно предсказать её поведение в будущем.
– Время жизни сложной системы конечно. С одной стороны, чем сложнее система, тем она менее чувствительна к вариабельности внешних условий, лучше адаптируется к их изменению, и в этом смысле более устойчива. Именно поэтому эволюция шла и идет по возрастанию сложности. С другой стороны, чем сложнее структура системы, тем больше функциональных и архитектурных элементов она содержит, тем труднее поддерживать внутренний баланс, или гармонию между всеми ее элементами, тем она менее устойчива по отношению к внутренним флуктуациям. Это говорит о хрупкости сложной системы. Сложные системы, как правило, разваливаются изнутри. В последние десятилетия мы были свидетелями того, как разваливались государства (СССР, Югославия, Чехословакия, Грузия и др.) и революционным путем сменялись политические режимы (Киргизия, Египет, Тунис, Ливия и т. д.), и все эти события происходили из-за накопившихся внутренних противоречий и проблем почти без вмешательства извне. Внешние воздействия и угрозы наоборот, как правило, объединяют и сплачивают нацию. И сейчас в период большой нестабильности нашего мира ничего так не соединяет народы, как общие угрозы эпидемий, терроризма, глобального потепления или нового ледникового периода, падения большого космического тела и т. д.
– Сложные системы обладают свойствами целостности, открытости, адаптивности (активной адаптации и создания под себя своей среды), экономичности (всегда реализуется наиболее выгодный тип системы и/или процесса).
Нелинейность – главная черта сложной системы. Именно с нее начинается сложность. Все описанные выше свойства сложных систем вытекают из нелинейности взаимодействий, процессов или состояний. Для возникновения целостной сложной системы необходимы нелинейные внутренние связи между ее элементами. Эти связи обеспечиваются на этапе становления сложной системы путем кумулятивных эффектов сильных, электромагнитных, гравитационных, биологических полей, полей социальной напряженности или топологии пространства-времени.
Нелинейность, согласно модели С. П. Курдюмова, играет ключевую роль в возникновении сложной, упорядоченной структуры в диссипативной среде.
Нелинейности позволяют во взаимодействии с внешней средой кумулировать внешнюю энергию и перестраивать ее во внутреннюю.
Нелинейности присуща пороговость во взаимодействиях и избирательность чувствительности сложных систем к внешним воздействиям. Именно нелинейностью определяется дискретный спектр структур-атттрактор (форм), которые могут существовать на
данном этапе эволюции.
Нелинейность ответственна за появление новых качеств, новых более сложных структур, форм, процессов и в целом – за усложнение системы. Стало быть, именно нелинейность лежит в основе возникновения инновационных сдвигов на всех уровнях организации бытия.
Роль нелинейности в возникновении структур показал также А. П. Руденко, который разработал теорию эволюционного катализа, называемую им также теорией прогрессивной химической эволюции[147].
Парадоксальные свойства эволюции сложных систем
В основе парадигмы универсального эволюционизма заложен постулат о том, что окружающий нас мир – это самоорганизующаяся и саморазвивающаяся сложная система, состоящая из не менее сложных самоорганизующихся и саморазвивающихся и взаимосвязанных подсистем, имеющая сложное топологическое и функциональное иерархическое фрактальное строение. Наблюдаемый сегодня сложный мир сформировался в результате эволюции и продолжает развиваться.
Но почему наш мир такой сложный, и почему он продолжает усложняться? Какие механизмы ведут к увеличению сложности? В какую сторону движет нас эволюция? Начнем с раскрытия содержания термина «эволюция».
Слово «эволюция» имеет много значений, обычно под эволюцей понимают плавное развитие без кризисов и революций. В теории сложных систем термин «эволюция» приобретает новые глубокие смыслы, здесь он означает развернутую в пространстве и времени, последовательность усложнения топологической и функциональной организации системы и улучшения качеств ее внутренних и внешних связей. То есть сложность – главная характеристика эволюционного процесса.
Звездную, химическую, биологическую, социальную, экономическую эволюцию и эволюцию других сложных систем исследовали многие ученые с разных сторон. К первым эволюционистам можно отнести А. Смита, который четко сформулировал законы рыночной капиталистической эволюции и ответил на вопрос, куда она ведет – к общественному прогрессу; Ч. Дарвина, который открыл механизмы биологической эволюции, и также показал, что естественный отбор ведет к более высокой организации живых существ; К. Маркса, разработавшего теорию смены общественно-экономических формаций, и рассматривавшего развитие производительных сил и производственных отношений как базис для развития общества; А. П. Руденко, который предложил теорию эволюционного катализа, называемую им также теорией прогрессивной химической эволюции. Многие ученые отмечали неравномерность процесса эволюции, циклический характер, случайность и непредсказуемость и в то же время выделяли общие закономерности. Во многих работах проводилось сравнение механизмов и черт биологической и социально-экономической эволюции, отмечались глубинные сходства и различия. Так, в работах А. В. Коротаева, А. В. Маркова, Л. Е. Гринина[148] сравниваются биологическая и социальная макроэволюции и по аналогии с биологическим термином вводится понятие ароморфоза по отношению к важным социальным изменениям, ведущим к эволюционному прогрессу общества. Некоторыми учеными проводилось сравнение рыночной капиталистической экономики и естественного отбора в живой природе. Отмечалось, что Дарвин заимствовал идеи у экономистов Т. Мальтуса и А. Смита, и, по сути дела, вывел теорию происхождения видов из конкуренции и борьбы за существование.
К настоящему времени накоплен огромный материал по исследованию динамики сложных систем, изучению общих закономерностей и отдельных характеристик, выявлению сходств и различий. Обобщая его, отбирая самые важные факты, опираясь на свой опыт исследования сложных систем, мы выделили следующие основные законы эволюции, которые, как отмечалось выше, в отличие от законов физики, надо понимать как принципы, или наиболее характерные тенденции.
1) В процессе эволюции происходит усложнение структуры и организации системы, усложнение взаимодействий внутри нее и с окружающим миром. Вся структурная и функциональная сложность возникает в результате процессов конкуренции.
2) Эволюция происходит на границе порядка и хаоса, преемственности и изменчивости, закономерности и случайности.
3) Процесс эволюции протекает в режиме с обострением и характеризуется сжатием пространственных и временных масштабов. Режим с обострением описывает основной тренд.
4) Эволюция сложной системы имеет циклический характер. Периоды бурного развития чередуются с периодами спада, кризиса. На очередном цикле эволюции появляются новые лидеры эволюции, новые более сложноорганизованные в архитектурном и функциональном плане структуры, при этом сложность возрастает дискретно, скачками.
5) Циклы являются неравнозначными, они имеют тенденцию к
сокращению и происходят вокруг растущего во взрывном режиме основного тренда. Это дает представление об эволюции как о развитии по восходящей спирали, циклы – это витки спирали.
6) В процессе эволюции возрастает пространственная неоднородность, усиливаются процессы концентрации; происходит все большее расслоение системы.
7) Значительные этапы эволюции заканчиваются критическими точками, точками сингулярности, пройдя через которые система вступает в качественно новую фазу эволюции.
Многие из этих свойств обуславливаются развитием сложных структур в режиме с обострением и ложатся на прочную основу – математическую модель эволюции С. П. Курдюмова. Остановимся на некоторых из них подробнее.
Конкуренция – двигатель прогресса
В системах самой разной природы: физической, химической, биологической, социальной, экономической – имеют место конкурентные отношения. Именно конкурентные отношения между системами или подсистемами, находящимися на одном иерархическом уровне, являются двигателем прогресса, механизмом, приводящим к усложнению организации, к появлению систем, организованных все более сложным образом.
Механизмы прогрессивной химической эволюции были открыты советским химиком А. П. Руденко[149]. Он показал, что процессы конкуренции между микроскопическими открытыми каталитическими системами при обмене веществ в ходе богатой энергией базисной реакции приводят к саморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором наиболее прогрессивных изменений. При этом саморазвитие происходит при положительном приращении общей и полезной мощности обменного процесса.
Механизмы экономической эволюции впервые четко сформулировал в XVIII веке А. Смит. Рассматривая систему капиталистической экономики, Смит показал, как в условиях свободного рынка конкуренция приводит к общественному прогрессу. Благодаря конкуренции общество получает более дешевые товары лучшего качества, более широкий ассортимент товаров и услуг, создает качественно новые товары, которые завоевывают новые страны и рынки.
В основе биологической эволюции лежит борьба за существование и естественный отбор. Отбор производится благодаря тому,
что биологические системы обладают, как изменчивостью, так и относительной устойчивостью, и новые приобретенные признаки передаются в большей или меньшей степени по наследству. Как и в экономике, интенсивная конкуренция заставляет искать новые рынки сбыта или способы производить новые продукты, так и в природе борьба за ресурсы заставляет виды дивергировать и занимать разные экологические ниши. Заняв подобающие им места, разные виды не только перестают конкурировать, но и начинают дополнять друг друга и эффективно сотрудничать – формируются
цепочки – экосистемы. Некоторые ученые небезосновательно считают, что при создании теории биологической эволюции Ч. Дарвин использовал идею «экономии природы»[150] и показал, что естественный отбор двигает живую природу по направлению к более высокой организации. В процессе эволюции появляются все более совершенные виды, которые легче и эффективнее адаптируются в изменяющихся условиях внешней среды. Биологическая эволюция приводит к росту разнообразия и расширению условий адаптации и существования.
Не только в экономике и в природе, но и в науке, искусстве, политике, спорте и т. д, и, конечно, в истории общества острая конкурентная борьба является мощным двигателем прогресса. Недаром некоторые исследователи рассматривают историю человечества через призму истории войн. В самом деле, в течение всего существования человеческой цивилизации на разных иерархических уровнях происходила непрерывная борьба за те или иные ресурсы и ценности, двигаемая чьими-либо интересами. Конкурируют между собой отдельные люди, группы, организации, страны, блоки и т. д. Острая конкурентная борьба происходит между похожими структурами одного уровня. Именно в этой борьбе рождаются инновации и побеждают самые эффективные технологии и структуры, которые затем развиваются, распространяются и определяют облик той или иной исторической эпохи.
Хорошо известно, что конкуренция приводит к разделению труда и углублению специализации, о значит и к сотрудничеству. Качественно новые продукты, появившиеся на рынке, инновации должны найти и занять свои ниши в сложившейся функциональной и структурной организации производства. Отбор новшеств на конкурентной основе происходит в том числе и с учетом их взаимодействий с имеющимися структурами. Появляются длинные производственные и организационные цепочки, которые имеют иерархическую фрактальную структуру. С развитием длина этих цепочек увеличивается, и число уровней иерархии растет. Так сегодня в системе подчинения городов насчитывают 6–7 уровней, двести лет назад было 2–3 уровня. То есть возрастает не только технологическая, функциональная, но и организационная сложность подсистем, входящих в Мир-Систему, что приводит к многократному возрастанию сложности всей системы.
Подводя итог, можно сказать, что вся структурная и функциональная сложность возникает в процессе эволюции в результате конкуренции и борьбы за существование. Эволюция происходит на кромке хаоса и порядка, что обеспечивает, с одной стороны, эволюционные изменения, с другой – относительную стабильность.
Но конкуренция, как механизм развития, ведет не только к прогрессу, но и является причиной сильнейшего расслоения общества на всех иерархических уровнях и порождает кризисы. Более эффективные фирмы, предприятия, отрасли, города районы, страны перераспределяют общие блага в свою пользу. Вот почему в Мир-Системе сложился «золотой миллиард». Вот почему число миллиардеров выросло в период последнего финансового кризиса.
В процессе эволюции также возрастает пространственная неоднородность, увеличиваются территориальные асимметрии и диспропорции[151], усиливаются процессы концентрации ресурсов, благ, научного, культурного, экономического и демографического потенциалов в отдельных центральных местах[152]. С неизбежностью возникают богатые и бедные страны, районы и территории.
Сверхсложные организованные системы
Еще 60 лет назад создатели общей теории систем Л. фон Берталанфи, У. Р. Эшби и др. выделили общие свойства, присущие сверхсложным организованным системам, таким, как экосистемы, экономические и социальные системы. Главным из этих свойств является наличие функциональной или управленческой иерархии. Общая функция, выполняемая всей системой, оказывается разбитой на более узкие функции, осуществляемые подсистемами, а те, в свою очередь, на еще более узкие функции, осуществляемые подподсистемами и т. д. до самых низких этажей иерархии. В живой природе иерархия такого типа простирается от функций макромолекул до функции (активности), характеризующей экологическое сообщество как целое. Таковой является поддержание кругооборота веществ и связанного с ним потока энергии.
Не существует ни одной биологической структуры, будь то макромолекула, особь или отдельная популяция, которую можно назвать поистине автономной в аспекте функционирования. Еще более ярко выраженная иерархичность присуща социальным и экономическим структурам.
При иерархическом строении более высокий иерархический уровень задает для более низкого уровня образцы поведения и границы приемлемого, в то время как более низкий уровень объясняет детали происходящего на более высоком уровне. Для понимания функционирования той или иной экологической или экономической системы, надо начинать с самых высоких уровней, описывающих глобальное поведение, главные типы активности, постепенно спускаясь вниз для раскрытия механизмов и деталей поведения. Правда при спускании вниз число элементов и связей с каждым последующим уровнем многократно возрастает, и система становится настолько сложной, что оказывается трудно описываемой.
Как же осуществляется управление этими сверхсложными системами? Хотя в экосистемах нет специальных органов, осуществляющих контроль, и в них все-таки присутствует управление, так как после всевозможных возмущений и катастроф наблюдается восстановление экосистемы или ее дальнейшая эволюция. Экосистемы способы к саморегуляции и самоорганизации посредством взаимодействия, за счет положительных и отрицательных обратных связей, посредством которых осуществляется координация. Такое управление является пассивным или диффузным. Оно является мягким и допускает большую свободу поведения.
Подобное управление имеет место и в экономике в условиях свободной конкуренции. Решения о том, что, где, когда и сколько производить, покупать и продавать принимаются самими производителями, предпринимателями и покупателями. Однако если тот или иной производитель производит товар, который не пользуется спросом, или же он производит товара больше, чем требуется, то возникает отрицательная обратная связь, и он терпит убытки. И, наоборот, при появлении на рынке нового и имеющего большой спрос товара возникает положительная связь, толкающая производителя на расширение производства.
Таким образом, в сложноорганизованных системах присутствует как борьба за существование и конкуренция, так и сотрудничество, и кооперация, причем на разных уровнях организации соотношение между конкуренцией и кооперацией разное. Так, на уровне экономики всей страны и в локальной экосистеме доминирует сотрудничество, а на уровне отдельных предприятий и фирм или колоний, семей доминирует конкуренция.
Специализация и интеграция создают условия для увеличения степени приспособления и эффективности функционирования, однако максимальная эффективность несовместима с такой же адаптивностью. В результате все сложноорганизованные структуры являются среднеэффективными и среднепластичными, содержат в себе много избыточных подструктур и функций, и все их подсистемы имеют условную свободу действий. Все это, с одной стороны, обеспечивает возможность сложным системам приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям, а с другой стороны – развиваться и сохранять в главном свою структуру.
Режимы с обострением
Режимы с обострением описывают восходящие этапы процессов эволюции во всех без исключения системах: физических, биологических, экономических, социальных и др. и обладают огромной общностью. Действительно, режимы с обострением возникают в нелинейных открытых диссипативных системах с положительными обратными связями, таких как автокаталитические реакции в химии, биологические экосистемы, многие экономические и социальные системы, в том числе мировое сообщество людей – глобальная Мир-Система и многие другие. Процессы конкуренции в этих системах ответственны за формирование положительных обратных связей. Главной движущей силой социально-экономической эволюции была положительная обратная связь между численностью населения и уровнем развития технологий. Именно эта связь обусловила сверхбыстрый рост в режиме с обострением, как общего числа людей, так и целого ряда экономических показателей.
График развития в режиме с обострением изображен на рис. 1. Здесь функция N (t) – это некоторый интегральный показатель системы, например, общая численность людей, если рассматривать эволюцию мирового сообщества, или – число разных типов клеток, если брать биологическую эволюцию, и т. д.
Рис. 1. Режим с обострением
Как видно из рисунка, развитие в режиме с обострением можно условно разделить на три стадии: квазистационарную стадию -1, или стадию медленного роста, когда прирост функции заметен только на очень больших промежутках времени; стадию быстрого роста – 2, и стадию взрывного развития – 3. То есть эволюция в таком режиме идет с ускорением, длится лишь конечное время и всегда заканчивается взрывом, коллапсом вблизи точки сингулярности. В реальности до коллапса дело не доходит, система переживает сильнейший кризис, сопровождающийся качественными изменениями, и начинается новый цикл развития обновленной системы.
Для иллюстрации рассмотрим эволюцию общества. В Мир-Системе закон гиперболического роста (1) как основной тренд действовал на протяжении всей истории человечества, по некоторым оценкам более млн. лет, вплоть до 70-х годов прошлого века. На квазистационарной стадии развития прирост населения был крайне мал и заметен только на больших промежутках времени. Переход к ускоренному росту произошел в эпоху неолита. В последние двести лет наблюдалось особенно резкое увеличение численности населения Земли, которое было охарактеризовано как демографический взрыв. Однако, дело не дошло до того, что человечество в целом стало страдать и вымирать от перенаселения и нехватки продуктов, как предсказывал Мальтус. Культурное и научное развитие привело к резкому снижению рождаемости, которое стало причиной происходящего в настоящее время демографического перехода к постоянной численности людей. Демографический переход – это индикатор революционных преобразований в Мир-Системе, ведущих человечество к новому типу развития и витку эволюции. Демографический переход – это отклик системы на демографический взрыв, преодолевающий точку сингулярности.
В общем случае можно утверждать, что вблизи точки сингулярности система впадает в тяжелый глобальный системный кризис, из которого она или выходит обновленной и вступает на новый цикл развития, что сейчас пытается осуществить человечество, или система гибнет.
Режимы с обострением могут описывать как основной тренд развития системы, так и отдельные этапы эволюции. В режиме с обострением развивается не только вся система, как целое, но составляющие ее подсистемы, находящиеся на разных иерархических уровнях. Поднимаясь на междисциплинарный уровень и отвлекаясь от конкретной природы системы, можно установить общие законы эволюции нелинейного мира, через призму развития в режиме с обострением пространственных структур.
Некоторые основные понятия и законы эволюции структур, развивающихся в режиме с обострением, были сформулированы С. П. Курдюмовым и в дальнейшем развиты в работах с Е. Н. Князевой[153]. Это, во-первых, понятие собственных функций нелинейной среды – строго определенного, дискретного набора пространственных структур, которые могут формироваться и развиваться в данной нелинейной среде. Во-вторых, это понятие темпомира структуры, связывающего возраст структуры со скоростью (темпом) ее развития. В-третьих, это принцип нелинейного синтеза, или коэволюции, объясняющий, как простые структуры разного возраста могут объединяться в единую сложную структуру.
Любая нелинейная среда обладает лишь конечным, как правило, небольшим набором структур, имеющих строго определенную пространственную конфигурацию (архитектуру), которые могут в ней длительное время существовать и (самостоятельно) развиваться без дополнительных затрат энергии на удержание и на управление. Они были названы С. П. Курдюмовым собственными функциями нелинейной среды (СФ). СФ являются наиболее устойчивыми образованиями (или формами), к которым эволюционируют процессы в диссипативной среде, то есть они играют роль аттракторов для всех прочих. Одной из главных характеристик структуры, развивающейся в режиме с обострением, является ее момент обострения. Чем ближе к моменту обострения, тем быстрее происходит рост структуры. Это означает, что структуру с меньшим моментом обострения, никогда не сможет догнать структура, у которой он больше, разрыв между ними увеличивается все быстрее и быстрее, и на стадии взрывного роста первой структуры, вторая – фактически застывает, не развивается по сравнению с первой. Говорят, что эти структуры живут в разных темпомирах. Живущие в разных темпомирах структуры – это структуры, находящиеся на разных стадиях развития, или имеющие разный уровень развития. Время обострения простой структуры определяется ее высотой, чем больше высота, тем быстрее развивается структура, и тем меньше остается ей жить. Простые структуры, имеющие разную высоту, а значит и разные моменты обострения, казалось бы, не могут быть объединены в сложную структуру, имеющую единый для всех ее частей момент обострения. Однако это не так. Сложные СФ, имеющие несколько локальных максимумов, как раз представляют собой такие структуры – они являются объединением простых структур с разными максимумами в единую структуру, при котором все части структуры развиваются синхронно в одном темпомире. Это и есть выдвинутый С. П. Курдюмовым принцип объединения простых структур в сложные. Совокупность всех сложных СФ, развивающихся в одном темпомире, представляет собой организацию нелинейной среды. Правила объединения простых структур в сложные Сергей Павлович называл правилами нелинейного синтеза или конструктивными принципами коэволюции. Поиск конструктивных принципов коэволюции сложных структур мира, их определение и осмысливание является одним из наиболее важных исследовательских результатов научной школы Курдюмова.
Из идеи существования для каждой нелинейной среды строго определенного набора структур-аттракторов, или СФ нелинейной среды можно извлечь много интересных выводов и приложений. Отсюда вытекает и новый подход к управлению, новый подход к образованию, и идея о точном резонансном воздействии и др. Например, вместо того, чтобы силовым образом поддерживать некоторую структуру (организацию) несвойственную данной нелинейной среде, затрачивая много энергии на ее управление, можно пойти другим путем. Надо изменить саму среду, создать другие условия, при которых данная структура будет естественной для новой среды, сама «приживется» и начнет развиваться. Если имеется несколько структур-аттракторов, то, зная их набор, можно выбрать предпочтительную СФ и ее сформировать, то есть резонансно возбудить, тогда именно она будет развиваться в нелинейной среде. В этом положении скрыта идея о слабых воздействиях на среду, приводящих к большим результатам, или эффективном управлении при энергетически малых затратах.
Еще одна новая глубокая мировоззренческая идея, многие годы развиваемая С. П. Курдюмовым, касалась связи времени и пространства. Она непосредственно опиралась на математическое описание процессов, идущих в режиме с обострением. Собственные функции, являющиеся аттракторами нелинейной среды, описываются автомодельными решениями, для которых есть связь пространства и времени через инварианты. Значит, анализируя пространственную конфигурацию такого рода сложной эволюционирующей структуры сегодня, можно узнать, как она развивалась в прошлом, и что будет происходить с этой структурой в будущем. Так, для глобальной системы человечества, прошлое олицетворяют народы, живущие на периферии цивилизации, такие, как аборигены Австралии и некоторые племена, живущие в недрах Африки и Азии, находящиеся до сих пор на неолитической или даже палеолитической стадии развития. А, примером будущего экономического развития для многих стран, является Япония и США, находящиеся в центре цивилизации, с их далеко ушедшими вперед технологиями и производительностью труда.
Важнейшим свойством структур-аттракторов, развивающихся в режиме с обострением, для понимания законов эволюции нелинейных систем, является метастабильная устойчивость. Все сложные структуры являются метастабильно устойчивыми структурами. На ранних стадиях эволюции они могут формироваться (например, из «обломков» прежних структур), и затем долго существовать, сохраняя свою архитектуру, но распадаются при возмущениях, превышающих критические. Чем сложнее структура, тем меньше время ее существования, тем быстрее она разваливается. Развал сложной структуры имеет статистический характер, поскольку зависит о величины случайных возмущений и места их внесения. Наиболее чувствительна к возмущениям структура в центре, и наименее – на периферии.
Метастабильнылли структурами являются все социальные, экономические, политические объединения и организации, которые возникают в обществе на разных иерархических уровнях. Это империи, государства, города, экономические союзы и политические блоки. Развитие их неустойчиво и непредсказуемо в деталях. Однако существование автомодельных законов развития и собственных функций нелинейной социально-экономической среды, играющих роль аттракторов для всех форм союзов, позволяет понять объективные законы эволюции, выделить те процессы в системе, за развитием которых можно следить. Одним из этих объективных процессов является усиление неустойчивости по мере развития. По мере приближения к моменту обострения, когда начинается бурный рост структуры, и сокращаются эффективные пространственно-временные масштабы, тогда все более мелкие случайные возмущения, которые возникают в любой физической системе, не успевают разглаживаться и начинают с ускорением расти, что приводит к дисбалансу всей системы. Неустойчивость развития резко усиливается, и все больше сложных структур начинает распадаться. В конце последней стадии происходит глобальная бифуркация, сопровождающаяся каскадным распадом сложных структур. Распад империй, гибель древних цивилизаций, недавний распад СССР и СФРЮ с точки зрения развития режима с обострением можно трактовать, как распад сложных структур вблизи их момента обострения.
Циклы эволюции
Цикличность – важнейшая характеристика эволюционных процессов. Сама эта идея не нова, но встает целый ряд вопросов:
чем обусловлена эта цикличность, как объяснить наблюдаемый в природной и человеческой истории характер циклов и какие внутренние механизмы запускают эти циклы? Циклический подход к пониманию человеческой истории развивал немецкий философ и теоретик культуры Освальд Шпенглер. Его теорию называют теорией культурных циклов. Он обратил внимание на то, что нет единой культуры, а есть культура египетская, вавилонская, греческая, индийская и т. д. Каждая культура имеет стадии своей Античности, своего Средневековья и своего Нового времени. Эволюцию культуры можно представить по аналогии с эволюцией живого организма: умирая, культура как живой организм с творческим началом становится цивилизацией как мертвым, технизированным, унифицированным механизмом.
Свою теорию цикличности культурно-исторического развития развил английский философ Арнольд Джозеф Тойнби. На протяжении человеческой истории мы наблюдали в общем счете 21 цивилизацию, причем 7 из них остаются живыми, а 14 уже мертвые. Любопытно, что он указывал на то, что существуют и нерожившиеся цивилизации, к каковым он относит скандинавскую. Все цивилизации проходят стадии рождения, становления, расцвета, надлома и разложения. Критерий роста цивилизации – прогресс самоопределения, эта идея Тойнби подобна идее Гегеля, выдвинутой им в его философии истории, что движение истории есть прогресс духа в сознании свободы. Тойнби считал, что время существования цивилизаций не может быть указано точно.
С. П. Курдюмов, занимаясь режимами с обострением, также высказывал мысль о необходимости циклического характера эволюции, сопровождающегося чередованием процессов расширения и сжатия структур, медленного и быстрого роста. Он утверждал, циклы необходимы для формирования новых сложных структур и поддержания высокого уровня сложности.
Закономерность циклической эволюции относится и к человеческой истории, так сказать к филогенетическому развитию человечества, и к индивидуальному развитию человека, его онтогенетическому развитию, как, впрочем, и к онтогенетическому развитию любого живого организма.
И. М. Дьяконов в своей книге «Пути истории» вводит 8 фаз исторического развития и замечает, что их длительность сокращается по определенному закону, имеющему точку сгущения. В модели С. П. Капицы выделяются 11 циклов исторического развития человечества. Общей закономерностью является сокращение протяженности циклов по времени, которое сопровождается возрастающей сложностью. Эволюция не протекает равномерно, она происходит скачками, имеет дискретный характер. Сжатие исторического времени по гиперболическому закону для человеческой истории имеет свой предел, когда, как говорил С. П. Капица, мы доходим до кванта исторического времени – времени жизни одного поколения, которое составляет примерно 40 лет.
Если мы представим ход эволюции сложных систем в виде ступенек, то мы получим лестницу, в которой высота ступенек все время возрастает, а ширина сокращается. Это и есть гиперболический закон роста, но он не непрерывный, а ступенчатый. Если мы будем рассматривать последующие стадии развития сложноорганизованных структур, по Тойнби это стадии надлома и разложения цивилизации, для индивидуальной жизни – это стадии прогрессирующих болезней, старения и умирания организмов, то картина хода эволюции будет прямо противоположной. Эволюционные ступени снижаются по высоте и удлиняются по времени.
Сложившаяся эволюционная картина мира утверждает, что эволюция происходит неравномерными циклами, по восходящей спирали и включает в себя периоды становления новых структур, усиление стабильности и организованности и периоды нарастания внутренних противоречий, флуктуаций, ведущих систему к кризису, потерю единства, приближающих к точке бифуркации.
Эволюция систем происходит в ускоряющемся режиме, и пространственный размер циклов сокращается, они охватывают все меньшее число подсистем, и по времени период циклов сокращается. Базовая модель эволюции Курдюмова объясняет появление такой последовательности циклов. На рис. 2. изображен фазовый портрет саморазвивающейся системы. По оси ординат откладывается главный параметр эволюции – некоторая интегральная характеристика системы, характеризующая ее развитие, например, усредненная плотность населения людей для демографической системы. По оси абсцисс отложен характерный пространственный размер системы (например, полуширина). Магистральная траектория развития в режиме с обострением – основной тренд, обозначен жирной кривой и буквой А (автомодельная траектория); к ней стремятся все другие траектории. Автомодельная траектория описывает взрывной рост главной характеристики системы и сокращение полуширины распределения. Это говорит об увеличении разрывов в развитии со временем между элементами системы.
Рис. 2. Фазовая плоскость системы. A(t) – автомодельная траектория;В., С.-траектории системы;С – циклы
Одни из них развиваются быстрее, другие явно отстают в развитии, и полуширина сокращается. Траектории, подходящие снизу к автомодельной траектории, являются циклическими. Они описывают режим растекания, распространения, диффузии новшеств, который на первых стадиях может сопровождаться даже уменьшением амплитуды (см. траектории С); а затем наблюдается взрывной рост амплитуды и выход на автомодельный режим. То есть решение, прежде чем выйти на автомодельный закон развития описывает цикл.
Рассмотрим один цикл. Цикл включает в себя эволюционный (в узком смысле) этап развития, предполагающий саморазвитие новых возникших структур, их усиление и рост, а также – «революционный этап», когда во время хаотизации, на обломках разрушенных структур возникают структуры, имеющие новые качества. В первом случае преобладают детерминированные процессы, нарастают количественные изменения, система находится в равновесном состоянии с увеличивающейся энтропией. Внутрисистемным источником такого развития является единство и борьба противоположностей: негэнтропии и энтропии, креативности и акцепторности, организованности и хаоса, случайности и закономерности. Рост системы происходит в режиме кумуляции, когда система мощно перекачивает энергию, ресурсы из внешней среды. Однако это равновесное состояние – лишь метастабильно устойчиво. Рост энтропии в реальных системах связан как с увеличением числа элементов и их разнообразием, так и с усилением неравномерности развития, ведущего к потере баланса, упорядоченности и эффективности. Так, большинство компаний и фирм, работающих на рынке, на первых этапах являются небольшими и эффективными, приносящими сверхприбыли. Потом начинают расти. В последствие они увеличиваются в размерах, обрастают побочным бизнесом, теряют эффективность и сбалансированность, теряют прибыль. Система приближается к критической точке, после которой начинается реструктуризация компании, деление или поглощение. По мере приближения к точке бифуркации нарастает энтропия системы, и она приближается к неравновесному состоянию, становится более восприимчивой для флуктуаций, новшеств, ориентированных на кардинальное изменение условий ее развития, которые на первом этапе ее развития подавляются за счет самоорганизации. Вблизи линии бифуркации (автомодельная траектория А) случайные возмущения могут либо привести к деградации и разрушению системы, на обломках которой возникнет новый цикл развития (траектории С на рис. 2), либо система обновится и продолжит свое развитие (траектории В).
Катастрофический исход вблизи линии бифуркации более вероятен. Здесь резко возрастает энтропия системы, что ведет к потере устойчивости и разрушению. На начальном этапе разрушения энтропия выплескивается в окружающую среду, резкое падение энтропии снижает способность к адаптации и еще больше ускорят процесс разрушения. Инновации, которые подавлялись на эволюционной стадии развития, теперь начинают в большом количестве появляться и развиваться. Идет процесс отбора на конкурентной основе, и подавляющее количество инноваций гибнет, выживают лишь немногие, наиболее эффективные и приспособленные к сложившимся условиям. Инновации подстраиваются друг к другу, начинают дополнять и сотрудничать, образуются новые структурные и функциональные цепочки. Инновации начинают распространяться и на периферию.
В целом, устойчивость сложных систем определяется балансом между цементирующими ее связями и флуктуациями, выводящими ее из состояния равновесия. В случае выхода за пределы устойчивого состояния система оказывается в точке бифуркации. Именно здесь происходит процедура выбора дальнейшего пути эволюции, на который могут повлиять даже незначительные флуктуации. В точке бифуркации господствует «его величество случай», который толкает систему на новый путь развития. Из огромного числа вариантов возможного будущего выбирается единственный для настоящего, снова вступает силу детерминизм. Именно в период кризиса одна из многих новаций воспринимается системой и становится «приводным механизмом» нового инновационного цикла. Порядок, стабильность и равновесие получаются в результате случайного совпадения траекторий разнонаправленных процессов и присуще системе на кратком этапе цикла развития.
Переход системы в новое состояние, изменение пути развития в целом для мега системы характеризуется усложнением и переходом на новый качественный уровень, хотя возможна гибель многих подсистем.
Точка бифуркации становится и мигом смерти системы (старого качества) и моментом рождения системы (нового качества). Вероятность смерти и рождения примерно равны, и система может перейти как в хаотическое состояние, так и на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности с большой энергоемкостью. Из энергии, которую система постоянно диссипатирует (рассеивает), тем самым увеличивая общую энтропию, возникает все большая ее организованность и хаотичность окружающей среды.
Для рождения новых качеств и развития сложных структур необходимы неустойчивость и флуктуации. Сложные структуры, как правило, лишь метастабильно устойчивы, т. е. в них поддерживается тонкий баланс между диссипацией и нелинейными взаимодействиями, рассеивающими процессами и кумуляцией энергии. В процессе эволюции сложной системы из-за неоднородности развития ее разных фрагментов (подсистем или элементов) этот тонкий баланс утрачивается, накапливаются ошибки, и при сверхкритических флуктуациях система разрушается. Усложнение структур происходит потому, что система по-разному реагирует на разные возмущения. Она может и не справиться с новым возмущениями, тогда возникают сильные нестабильности. В качестве одного из возможных выходов из состояний с сильными нестабильностями, кризиса, является формирование структур с новым качеством, которые успешно справляются с новыми возмущениями.
Таким образом, кризис – это максимальная дезорганизация и потеря внутренних связей в системе, что в итоге может привести к ее обновлению. Теперь мы пониманием, какой механизм лежит за введенным австрийским экономистом ?. А. Шумпетером представлением «креативное разрушение». Нам также становится ясным смысл высказывания советского психолога Л. С. Выготского, что «кризис – это не временное состояние, а путь внутренней жизни системы». Сложная система порождает избыточное разнообразие структурных форм, которые до поры существуют в ней потенциально, латентно и вырываются наружу в период сильной неустойчивости. Когда система выходит из состояния кризиса, в ней возникают новые типы связей, происходит ее переструктурализация.
Новое всегда появляется за счет случайных факторов. Оно проявляется после кризиса, в результате выхода из него. Но именно потому, что оно подспудно зреет в потенциальных, латентных формах в наличных структурах как не актуализированное избыточное разнообразие, появление нового (природную, социальную или культурную инновацию) нельзя назвать чистой случайностью; это, как ее называли многие биологи, «прирученная случайность» или «канализированная случайность».
Расслоение и выпадение из развития отдельных элементов приводит к тому, что даже в центральной части всей системы, которая развивается особенно быстро, существуют отсталые структуры, давно выпавшие из развития. Вся система имеет фрактальное строение. Так, в крупных городах имеются целые кварталы средневековой нищеты. Именно крупные города привлекают бомжей и всякого рода асоциальных элементов. То же самое можно сказать и о развитых странах.
Заключение
Проведенный анализ динамики сложных систем позволяет сделать главный вывод, что, несмотря на все многообразие сложных систем, их многофункциональность, разнообразие их связей, взаимодействий и архитектур организации, сложные системы имеют много общих черт и подчиняются общим законам развития. Для предсказания поведения системы в ближайшем и отдаленном будущем, для корректировки развития системы в сторону желаемого будущего необходимо определить местоположение системы в фазовом пространстве. Для этого надо найти основной тренд развития, установить цикл эволюции и этап цикла, на котором находится система. Если система находится на этапе ускоренного развития, чреватого усилением процессов расслоения и дисбалансировки, и, как следствие, усилением неустойчивости системы, чтобы продлить этот период, необходимо предпринимать действия по сглаживанию различий. Если система находится в кризисе, то надо поддерживать зарождающиеся перспективные инновации, способные перевести систему на новый этап развития. Только вблизи точек бифуркаций, в периоды наибольшей нестабильности можно малыми усилиями подтолкнуть систему в желаемое русло развития.
В социально-экономических системах глубокое понимание закономерностей эволюции сложных систем, способов коэволюции и нелинейного синтеза частей в устойчиво эволюционирующее целое может и должно лечь в основу современного «искусства жить вместе», содействуя утверждению толерантности и сохранению разнообразия в глобализирующихся сообществах. Оно означает: а) жить друг с другом, а не против друг друга; б) жить так, чтобы не уменьшать шансы других, в том числе будущих поколений, жить также хорошо; в) заботиться о тех, кто беден и бесправен, а также о состоянии окружающей среды, расширять круг нашего внимания, сочувствия и заботы (толерантность и экологическое сознание).
«Искусство жить вместе» означает стимулирование толерантности к другому образу жизни/другим людям и поддержание разнообразия в глобализирующихся обществах. Коэволюция есть «искусство жить в едином темпомире», не свертывая, а поддерживая и развивая разнообразие на уровнях элементов и отдельных подсистем. А значит, нужно культивировать у каждого чувство ответственности за целое в плюралистичном и объединенном мире.