М.Л. Калужский
Общая теория систем
Курс лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. – 144с.

Предыдущая

Оглавление

Следующая

Раздел I. Системность в природе и обществе

Лекция 1. Развитие системных представлений

История развития системных представлений в науке неразрывно связана с развитием каузальности научного знания. Принцип каузальности впервые был четко сформулирован Демокритом, который учил, что все происходящее представляет собой движение атомов, различаемых по форме, величине, расположению и другим характеристикам. Стоики и Эпикур дополнили это учение описанием строгой причинной связи явлений.

В средние века вопрос о причинности в природе и обществе, в связи с господством теологии, совершенно не развивался. И только в Новое время принцип последовательной каузальности природных и даже социальных явлений прочно занял свое место в научной методологии.

Этот переход ознаменовался выходом в 1687 году главного труда И.Ньютона – "Математические начала натуральной философии". Ньютон настаивал на необходимости строго механистического, каузального и математического объяснения природных явлений.

Такая концепция мироздания вытекала из открытого Ньютоном закона всемирного тяготения. С ее помощью долгое время после Ньютона объяснялись многие закономерности не только физического, но и социального уровней мироздания.

Вероятно, следует отметить, что, несмотря на религиозные воззрения самого Ньютона, его концепция до сих пор не потеряла актуальности и во многом определяет методологию современной науки. Именно из-за каузальности ньютоновских построений механистический подход лег в основу построений И.Кеплера, Г.Гали­лея, Ф.Бэкона, Р.Декарта и многих других выдающихся ученых.

Однако на этом развитие системных представлений о строении мироздания и законах самоорганизации не остановилось. В 1745 году французский философ Ж.О.Ламетри отмечал, что свойства материи – это свойства "…субстанции тел, в особенности организованных, но будем видеть только то, что есть в действительности, и не будем прибегать к вымыслам".

В качестве свойств такой субстанции Ламетри выделил не только протяженность (как у Декарта), но и способность приобретать двигательную активность, а также способность чувствовать.[1]

Весьма интересным представляется также вывод Ламетри о значении способности к адаптационному поведению. Более 250 лет назад он писал, что: "Человек не рождается разумным, он от природы глупее многих животных; но так как он обладает организацией более благоприятной развитию памяти и усвоению знаний, то, если даже инстинкт и проявляется у него позднее, последний достаточно быстро преобразуется в зародыш ума, который, подобно телу, получающему хорошее питание, укрепляется мало-помалу благодаря обработке".[2]

Исходный пункт рассуждений Ламетри заключается в том, что материальный мир "существует сам по себе", у него нет начала и не будет конца, так как элементы материи обладают "несокрушимой прочностью". Заключенная в материи движущая сила (энергия) действует всегда, когда материя выступает в различных "материальных формах". Без формы материя выступает лишь в качестве абстракции, поскольку в действительности она всегда имеет определенные формы.

Ламетри одним из первых выступил против тезиса о неизменности видов в пользу единства живой природы. Речь шла о том, что все нынешние виды представляют собой результат длительного эволюционного перехода по направлению от менее устроенных организмов к более устроенным. Он впервые в мире дал иерархическую схему самоорганизации материи:

1.  уровень, когда движение материи лишено целесообразности (объекты неживой природы);

2.  уровень, характеризуемый организацией, регулирующей движения тел, направляющей их к самосохранению; на этом уровне нет ни чувствительности, ни субъективных состояний (растения);

3.  уровень, на котором существует нервная система и связанные с ней ощущения и чувства (животный мир);

4.  уровень организации материи, на котором благодаря усовершенствованию мозга материя мыслит (человек).

Ламетри отмечал, что переход от одного уровня к другому, многообразие форм живой и неживой природы имеет в своей основе присущее на всех уровнях универсальное свойство самодвижения.[3] Это положение было сформулировано за 100 лет до выхода в свет работ Дарвина и Клаузиуса…

В качестве следующего значительного этапа развития системного мышления можно выделить философию Гегеля. Гегелевская философия природы включила в себя методологические особенности, отрицаемые механистической философией Ньютона:

-  качественное различие между простым поведением, описываемым физическими величинами, и поведение более сложных систем (например, живых существ);

-  отрицание возможности сведения этих уровней друг к другу и тезиса о механистичности природы;

-  утверждение о наличии иерархии, где каждый верхний уровень предполагает наличие уровня нижнего и т.д.

Позднее основоположник теории самоорганизации И.Р.Пригожин писал, что введенные Гегелем различия между уровнями можно "…считать соответствующими идее возрастающей сложности в природе и понятию времени, обогащающемуся с каждым переходом на более высокий уровень".[4]

Гегель считал, что механика поддается математизации потому, что она наделяет материю одними только пространственно-временными свойствами: "Сам по себе кирпич не убивает человека, а производит это действие лишь благодаря достигнутой им скорости, т.е. человека убивают пространство и время".[5]  Человека убивает то, что мы называем кинетической энергией: mv²/2 – абстрактное соотношение, в котором масса и скорость взаимодополняют друг друга. Иначе говоря, удар будет нанесен одинаковой силы, независимо от увеличения массы или скорости кирпича.

Непременным условием математизации Гегель считал взаимозаменяемость. Однако он признавал, что при усложнении описания на уровне физических явлений, включающем более широкий спектр физических свойств, оно уже не выполняется. Кроме того, математизация системных процессов наталкивается на труднопреодолимые препятствия, связанные с несовершенством математического аппарата.

В 19 веке Ч.Дарвин создал учение, легшее впоследствии в основу не только современной биологии, но и западной теории менеджмента (бихевиоризм) и даже социальной философии (социобиологии). Философское значение дарвинизма заключается в попытке каузально-механистического объяснения явления "целесообразности", встречающейся в природе и жизни человека.

Начиная с конца 19 века, системная проблематика постоянно находилась в поле зрения науки. Дальнейшее развитие естественнонаучных знаний неизменно придерживалось концепции системного строения Вселенной. В качестве иллюстрации этого можно привести множество примеров практически из всех отраслей научного знания: от открытия Д.И.Менделеевым Периодической системы элементов до теории относительности А.Эйнштейна.

Особое внимание уделялось вопросам структуры и организации систем. К числу наиболее значимых исследований можно отнести открытие академика Е.С.Федо­рова, опубликованное в 1891 году. Суть его заключается в том, что хотя любое вещество при определенных условиях кристаллизуется, но в природе может существовать лишь 230 типов кристаллической решетки.

Несмотря на то, что это открытие было совершено в области кристаллографии, его значение для развития системных представлений в науке трудно переоценить. Ключевая мысль открытия Федорова заключается в следующем: все невообразимое разнообразие природных тел имеет в своей основе весьма ограниченное число исходных форм.[6]

Это диалектически важное утверждение в равной степени применимо для языковых конструкций, принципов молекулярного строения вещества, музыкальных произведений и любых других систем. Однако Федоров установил и некоторые закономерности развития систем. Основное из них состоит в том, что механизмом системной эволюции является не адаптированность систем, а способность к адаптации («жизненная подвижность»), не стройность структуры, а способность к ее повышению. Федорова вполне заслуженно следует отнести к числу основоположников общей теории систем.

Можно долго перечислять достижения естественнонаучного знания, так или иначе внесшие свой вклад в формирование методологической базы Общей теории систем. Однако есть научная дисциплина, кардинально изменившая представления о строении и эволюции Вселенной.

Эта дисциплина – термодинамика. Открытие закона сохранения энергии имело далеко идущие методологические последствия. В их числе можно назвать представление об обществе и человеке как о системах, преобразующих энергию внешней среды.

В 1865 году Р.Ю.Э.Клаузиус сформулировал понятие "энтропия". Этот термин позволил выйти за рамки закона сохранения энергии и обозначить принципиальное различие между "полезными" обменами энергии и "диссипированной" энергией, теряемой необратимо.

Вслед за логическими построениями Ньютона, буквально взорвавшими идеалистическую картину мира, появилась новая концепция мироздания, постепенно внедряющаяся в методологию естественных и общественных дисциплин. Два термодинамических принципа Клаузиуса, перевернувшие сложившуюся систему взглядов, звучат очень просто:[7]

1.  Энергия мира постоянна.

2.  Энтропия мира стремится к максимуму.

Пригожин пишет по этому поводу: "Возрастающая энтропия перестает быть синонимом потерь. Теперь она относится к естественным процессам внутри системы. Под влиянием этих процессов система переходит в термодинамическое "равновесие", соответствующее состоянию с максимумом энтропии".

В 1878 г. французским ученым Г.Бернаром впервые была сформулирована идея гомеостаза. Под гомеостазом он понимал свойство организма поддерживать параметры в определенных границах, основанное на внутренней устойчивости организма к возмущающим воздействиям внешней среды. В 1929 г. американский биолог У.Кеннон предложил использовать термин "гомеостаз" в связи с концепцией "мудрости тела".

Дальнейшие события развивались по уже известной схеме: методологические достижения естественнонаучных дисциплин выступили в качестве основы реформирования общественных наук. Началось все с позитивизма, философского течения, в наибольшей степени испытавшем на себе влияние новой парадигмы.

Философский позитивизм заменил понятие каузальности понятием "функциональная зависимость", понятие причины – понятием "совокупность условий". Этот подход исходит из того, что не существует явлений, зависящих от единственной причины. Отсюда понятие "причины", примененное ко всем факторам процесса, идентично понятию "условия". Однако для нас гораздо важнее то, что сам принцип каузальности стал одним из основных принципов развития науки 19-20 веков.

В России значительным шагом в изучении системности стал выход в 1911-25 гг. трехтомного труда яркого представителя русского позитивизма А.А.Богданова «Всеобщая организационная наука (тектология)».[8] Научная ценность тектологии связана с идеей Богданова об определенной степени организованности всех существующих объектов и процессов.

В отличие от конкретных естественных наук, тектология была призвана изучать общие закономерности организации систем всех уровней. Явления рассматриваются в ней как непрерывные процессы организации и дезорганизации.

Богданов не дал четкого определения понятия «организация». Однако он отмечал, что организованность системы настолько выше, насколько существеннее свойства целого отличаются от свойств его составных частей.

Тектология впервые уделила приоритетное внимание закономерностям развития организации, изучению соотношений устойчивости, роли открытости и обратных связей. При этом Богданов акцентировал внимание на том, что собственные интересы систем могут не только совпадать с интересами системы высшего уровня, но и противоречить им.

Большое внимание Богданов уделил рассмотрению проблемы кризисов, таких моментов в истории систем, когда в них происходит спонтанная перестройка структуры. Он подчеркивал роль моделирования и математики как потенциальных методов решения задач тектологии. По уровню и широте обобщений тектология Богданова сопоставима с традиционной философией, хотя и носит в основном эмпирический характер, опираясь на экспериментальные методы исследования.

Словарь «Русская философия» указывает, что тектология Богданова берет на себя функции философии, но на совершенно ином качественном уровне. Это единственная наука, которая призвана, не только вырабатывать свои методы познания, но еще исследовать и объяснять их.

Поэтому она представляет "завершение цикла наук". Тектология была призвана стать фактором перестройки познавательной деятельности через преодоление прогрессирующей научной специализации на основе выдвинутых Богдановым общих понятий.[9]

Достаточно широко системные представления развивались и в западной философской науке. В начале 20 века английский философ А.Н.Уайтхед убедительно продемонстрировал связь между философией отношения и философией инновационного становящегося.

Он впервые утверждал, что ни один элемент природы не может быть перманентной основой изменяющихся отношений, поскольку каждый элемент обретает тождество в своих отношениях с другими элементами. В процессе своего генезиса сущее унифицирует многообразие мира, поскольку добавляет к этому многообразию некоторое дополнительное множество отношений.

Однако по-настоящему массовое осознание системности мироздания и человеческой деятельности началось с 1948 г., когда американский математик Норберт Винер опубликовал книгу под названием "Кибернетика".[10] Первоначально он определил кибернетику как "науку об управлении и связи в животных и машинах". Позднее Винер перешел к анализу с позиций кибернетики и социальных процессов.

Кибернетика претендовала на рассмотрение как технических, так и биологических, экономических, социальных процессов. Подход Винера основывался на изучении внутрисистемных связей, а функционирование систем рассматривалось как отклик на внешние воздействия.

В том же 1948 году англичанин У.Р.Эшби применил представление о гомеостазе для обоснования моделирования широкого круга систем (биологических, технических, социальных) с обратной связью. Гомеостатичность сложных систем достигается посредством целого комплекса вспомогательных связей и процессов.

В то же время абсолютный гомеостаз недостижим. Применительно к живому организму это подтверждается неизбежностью болезней и старения, по отношению к техническим системам – их износом, а также способность адекватно реагировать только на строго определенные воздействия.

Параллельно и независимо от кибернетики возник другой подход – Общая теория систем. Идея построения теории, приложимой к системам любой природы, была выдвинута австрийским биологом Л.Берталанфи.

Одним из путей обоснования своей концепции Берталанфи видел изучение структурного сходства закономерностей, выявленных в различных дисциплинах и выделение на этой основе общесистемных закономерностей. Наиболее важным достижением Берталанфи стало введение понятия открытой системы.

Берталанфи подчеркивал определяющее значение обмена систем веществом, энергией и информацией с окружающей средой. В открытых системах устанавливается динамическое равновесие, которое может быть направлено в сторону усложнения организации.

Функционирование систем уже не является просто откликом на изменение внешних условий, а следствием сохранения старого или установления нового внутреннего равновесия системы. Здесь присутствуют как кибернетические идеи гомеостазиса, так и особенности поведения чисто биологического свойства.

Современный прорыв в исследовании систем был совершен бельгийской научной школой во главе с И.Р.Пригожиным. Развивая термодинамику неравновесных физических систем (за которую Пригожин был удостоен в 1977 г. Нобелевской премии), он обнаружил, что выведенные закономерности относятся к системам любой природы.

Пригожин заново сформулировал многие известные прежде положения:

-  иерархичность системной структуры;

-  несводимость друг к другу и невыводимость друг за друга закономерностей разных уровней организации;

-  присутствие случайных процессов на каждом уровне организации и др.

Но и это еще не все. Пригожин предложил новую, оригинальную теорию системодинамики. Наибольший интерес представляют те ее моменты, которые раскрывают механизм самоорганизации систем.

Согласно теории Пригожина, материя не является пассивной субстанцией; ей присуща спонтанная активность, вызванная неустойчивостью неравновесных состояний, в которые рано или поздно приходит любая система в результате взаимодействий с окружающей средой.[11] Важно, что в критические моменты (называемые "особыми точками" или "точками бифуркации") принципиально невозможно предсказать, станет система менее или более организованной ("диссипативной", по терминологии Пригожина).

Однако самое выдающееся достижение Пригожина заключено в формулировке его знаменитой теоремы, которая гласит:

то выделенное состояние, к которому стремится система, отличается тем, что в нём перенос энтропии в окружающую среду настолько мал, насколько это позволяют наложенные на систему граничные условия.[12]

Эта чрезвычайно плодотворная идея в очередной раз перевернула устоявшуюся систему взглядов, но пока еще не нашла должного отражения в современной социальной философии. Если Клаузиус говорил о том, что энтропия мира стремится к максимуму, то Пригожин эмпирически доказал, что системная эволюция, наоборот, стремится к минимуму переноса энтропии в окружающую среду. Именно это ключевое противоречие лежит в основе самоорганизации материи во Вселенной.

Пригожину удалось конкретизировать диалектические закономерности процессов, протекающих в природе, обществе и познании. Возникла единая всеобъемлющая концепция мироздания, значение которой трудно переоценить. Хотя и сегодня так называемый "системный подход", основанный на постулатах теории систем, является пока недостаточно укоренившимся подходом.

Тем не менее, можно утверждать, что концепция самоорганизующихся систем обеспечила современную науку новой методологической базой для интеграции концепций, разработанных предшествующими школами. Часть их, даже, несмотря на явные недостатки, имеет огромную ценность, так как органически вписывается в общую теорию систем, дополняя и конкретизируя ее применение.

Можно даже сказать, что теория самоорганизации Пригожина предложила более глубокий подход к анализу системных процессов. Не просто через объяснение адаптационных реакций систем на внешние воздействия (как это делают, например, социобиологи), но через диалектический подход к цивилизации как к проявлению процесса планетарной самоорганизации материи, в частности, и общей самоорганизации Вселенной – в целом. Иногда теория самоорганизации И.Р.Пригожина находит свое подтверждение в самых казалось бы консервативных научных дисциплинах.

Для наглядности рассмотрим новое для современной науки направление – фрактальную геометрию. Оно сформировалось в 1964 году, когда американский математик польского происхождения Бенуа Б. Мандельброт неожиданно для себя обнаружил, что в хаотической картине графического представления некоторых хорошо известных формул существует не только структура, но и закономерности ее организации.

Но самое удивительное было в том, что некоторые геометрические конструкции, созданные Мандельбротом, удивительно напоминали строение объектов живой и неживой природы. Немецкие ученые Х.-О.Пайтген и П.Х.Рихтер, авторы книги «Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем», пишут: «Фракталы вокруг нас повсюду, и в очертаниях гор, и в извилистой линии морского берега. Некоторые из фракталов непрерывно меняются, подобно движущимся облакам или мерцающему пламени, в то время как другие, подобно деревьям или нашим сосудистым системам, сохраняют структуру, приобретенную в процессе эволюции».[13]

До сих пор этот факт не получил пока должного осмысления. Хотя, что иное, как не общность законов природы и познания лежит в основе описанных явлений в современной науке?

На рис. 1 показано, как выглядит компьютерная модель одного из фракталов.

Рис. 1.  Модель роста популяции

(динамика Ферхюльста)

В результате научного прорыва мы оказались сегодня на пороге очередного коренного пересмотра не только естественнонаучной, но и социально-философской методологии. Задачи теории систем на современном этапе наиболее точно сформулировали новосибирские ученые Ф.И.Перегудов и Ф.П.Тарасенко: "… наибольшую ценность общей теории систем представит не столько ее математическое оформление, сколько разработка целей и задач системных исследований, развитие методологии анализа систем, установление общесистемных закономерностей".[14]

Рекомендуемая литература:

1.  Могилевский В.Д. Методология систем: вербальный подход. – М.: Экономика, 1999.

2.  Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1989.

3.  Пригожин И.Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой. – М.: Прогресс, 1986.

---

Предыдущая

Оглавление

Следующая