Дана стаття присвячена аналізу методологічних підходів, які формуються на сьогодні в біології при розгляді живих об’єктів як історичних, відкритих і складних систем. Обґрунтовується теза про те, що переосмислення відношень категорій “живе” – “неживе” має не тільки методологічне, але також і аксіологічне та світоглядне значення. Основний акцент в статті зроблено на аналіз принципів синергетичної парадигми у застосуванні до біологічних досліджень.
The article is devoted to the methodological basis analysis in a nowadays biology as science about live historic open and complex systems. The following is proved: reunderstanding of relations between categories “living” – “nonliving” has not only methodological sense but also valued and Weltanschauung sense. The pivotal theme of the article is the analysis synergetic paradigm principles in biological researches.
Починаючи із доби Нового часу, домінуючою рисою у розвитку західноєвропейського суспільства стала орієнтація на базові ідеали наукового пізнання класичного типу, відповідне цим ідеалам впровадження досягнень техніки і технологій в усі сфери матеріального і духовного життя людини. Усвідомлення існування закономірностей історичного розвитку, його діалектичної суперечливості дає підстави багатьом сучасним філософам стверджувати, що саме світоглядні, аксіологічні і праксеологічні, а також пізнавальні норми сучасної техногенної цивілізації (суто практично-цільове, конкретно-діяльнісне ставлення до оточуючого середовища, панування споживальницького, утилітарного принципу у встановленні стосунків людина – природа, людина – суспільство, людина – людина і т.п.) визначають підстави для конфліктів і кризових ситуацій, із якими сьогодні постійно стикається людство.
Згідно із концепцією зміни типів наукової раціональності, розробленою В. С. Стьопіним, класичний тип наукової раціональності зосереджується лише на об’єкті дослідження (що визначається власне розумінням вимоги “об’єктивності” наукового пошуку як такого, що має проводитись із загально-універсальних, позаісторичних, не унікальних позицій), залишаючи поза увагою все, що стосується сфери суб’єкта і засобів його діяльності. Для некласичного типу наукової раціональності характерна ідея співвідношення стосовно засобів і операцій діяльності. Саме виявлення цих засобів і операцій складає умову отримання істинних знань про об’єкт. Раціональність постнекласичного типу прагне враховувати співвідношення знань про об’єкт не тільки із засобами дослідження, але й з ціннісно-цільовими структурами діяльності [1].
Звичайно, пошук причин глобальних проблем сьогодення зовсім не передбачає нехтування досягненнями в галузі науки і техніки. “Безглуздо заперечувати прогрес – ніхто не захоче сьогодні покинути створені цивілізацією вигоди і повернутися в ліси і степи. Ідеться про те, чи обов’язково прогрес породжує умови, за яких гинуть його здобутки”, – пише М. В. Попович [2]. Розуміння того, що ситуація вимагає швидше осмислення і переосмислення, трансформацію загальнолюдських цінностей і орієнтацій духовної культури, ніж їх повне заперечення, дає підстави М. В. Поповичу для оптимістичних поглядів на подальшу долю сучасної цивілізаційної культури.
Але так чи інакше, на сьогодні в процесах, які можна визначити як глобальні, чітко простежуються дві тенденції: з одного боку, спостерігається усвідомлення певних проблем як загальносвітових, тобто таких, що не мають розв’язків в межах лише однієї держави, або нехай навіть і групи держав, з іншого – ця перша тенденція кличе за собою іншу – поступове становлення загальної всепланетної “суспільної думки”, характерною рисою якої є визнання єдності (в плані спільності подальшої долі) всіх народів і держав, визнання єдності людства.
Яскравим прикладом, що ілюструє наслідки людської діяльності, яка здійснювалася на засадах класичного раціоналізму, є комплекс екологічних проблем. Аналізуючи ситуацію, яка склалася в цій сфері, київська дослідниця Л. І. Сидоренко пише: “Спочатку усвідомлення екологічних проблем як глобальних здійснювалося на рівні наукової і філософської свідомості. І через них здійснювався відповідний вплив на масову свідомість. Останнє десятиліття характеризується осмисленням глобальності екологічної кризи і на рівні державно-політичного усвідомлення. Втім, як закономірність можна відмітити таку особливість сучасного стану речей. Шкідлива діяльність людини за масштабами переважає над “швидкістю осмислення” екологічної загрози і розгортанням заходів по регулюванню сучасної екологічної ситуації” [3]. Є, правда, сподівання, що процеси усвідомлення екзистенційного ризику, про що йшлося вище, відбуваються нелінійно, стрибками, а посилення реальності образу небезпеки буде стимулювати дії до її активного уникнення.
Проте, глобальна екологічна криза – це тільки симптом того, що людське суспільство все далі віддаляється від квазірівноваги із оточуючою природою, із точки зору нелінійного природознавства, система “природа – людина” перетворюється на складну нестабільну систему, для якої навіть незначні флуктуації можуть виявитися критичними. Причиною віддалення від стану рівноваги, на думку В. С. Лук’янця є явище, яке прийнято називати науково-технічним прогресом. І в майбутньому, експлуатація все більш нових технологій може змінити в непередбачуваному напрямку “не тільки економіку, планетарний комунікативний праксис, людську тілесність у всій її тотальності, але і сам спосіб самовідтворення популяції Homo sapiens” [4].
Вже трюїзмом звучить фраза про те, що глобальні проблеми потребують глобальних підходів до їх вирішення, але в ній пульсом б’ється загальнолюдська стурбованість про завтрашній день – адже, саме людське існування стає проблемним. Власне, всі глобальні проблеми сьогодення зводяться до однієї – проблема виживання людства в найближчому майбутньому. Для нас тут важливо підкреслити те, що практична проблема виживання напряму пов’язана з когнітивною проблемою пізнання сутності життя і живого. Життя майже завжди було безперечною цінністю в людських спільнотах. Але тільки сьогодні життя починає осмислюватись крізь призму питань про живе та еволюцію Всесвіту, і велику роль в цьому процесі відіграє сучасна біологія.
Специфічний статус біології в системі наук і підвищення її значущості обумовлені тим, що вона стає своєрідним перехрестям, де сполучаються і перетинаються різнопланові проблеми, що стосуються компетенції окремих дисциплін природознавчого і суспільствознавчого характеру, або комплексні питання, які потребують для свого розв’язання кооперації різних наукових напрямків. Привабливість та ілюстративність біологічного матеріалу робили її невичерпним джерелом різноманітних аналогій та екстраполяцій при дослідженні явищ і процесів як неорганічної природи, так і суспільного життя.
Біологія як напрямок, який досліджує “феномен життя”, є надзвичайно широкою галуззю наукових досліджень, якій властиві як велика кількість окремих дисциплін, що розглядають ті чи інші закономірності розвитку живого, так і низку інтегративних, узагальнюючих напрямків. Одні її галузі залишилися суто описовими (що аж ніяк не свідчить про їх нерозвиненість), інші активно застосовують математичний апарат і успішно здійснюють асиміляцію методології точних наук, треті – піднімаються на рівень філософських узагальнень (еволюційна теорія, екологія, вчення про біосферу та ін.). Такий широкий діапазон досліджень робить біологію досить диференційованим напрямком наукового аналізу, який поєднує (інколи суто формально) різноякісні відносно самостійні дисципліни. Така ситуація обумовлена складністю та суперечливістю власне феномену живого. “Життя як різнорівнева система, що саморозвивається, яка є втіленням у знятому вигляді фізичних, хімічних, геологічних і космічних суперечностей природи, характеризується багатоманіттям суперечностей, що специфічним чином проявляються в залежності від рівня організації, етапів функціонування і розвитку живих систем” [5].
На концептуальну і організаційну “розмитість” біології як на одну з її специфічних особливостей вказує Н. П. Депенчук. За її твердженням, “саме ця обставина обумовлює багато ускладнень, які особливо виразно проявляються при спробах побудови загальної теорії життя, теоретичної біології… Теоретиків і методологів займає проблема уточнення предмета біологічного дослідження, у зв’язку з чим робляться спроби відокремити біологічне від небіологічного з боку як неорганічного, так і соціального світу. Проте непевність надає біології і статус комплексного наукового напрямку, який в той чи інший спосіб заповнює стики між неорганічним, органічним і соціальним, багато в чому забезпечуючи при цьому єдину картину цілісного світу” [6].
Важливою специфічною особливістю біологічного знання є його причетність до проблем людини. На думку В. І. Вернадського, “біологія захоплює в області свого відання всі проблеми і всі науки, що стосуються людини, і тому її дослідники закономірно знаходяться в іншому становищі, ніж дослідники неорганічної природи. В ній людина в один і той самий час є суб’єктом і об’єктом дослідження. У мисленні біолога людина закономірно виступає при цьому на перше місце і тому є еталоном порівняння для явищ життя” [7].
Одним із наукових напрямків, які є властивими виключно сучасній, постнекласичній науці, виступає синергетика, основною ідейною засадою якої є визнання внутрішньої єдності всіх фізичних, хімічних, біологічних і соціальних явищ разом із визнанням їх специфіки. Синергетичний напрямок в сучасній науці характеризується розвитком міждисциплінарних досліджень, діалогічністю наукового пізнання – як між людиною та природою, так і між різними сферами людської творчості. За твердженням російського дослідника синергетики В. І. Аршинова, синергетичне мислення є мультипарадигмальним та міжпарадигмальним мисленням [8]. Можна побачити, що стадія некласичної науки виконала свою роль введення множинності, багатоманітності феноменів в наукову картину світу, і завданням сучасної філософії науки є усвідомлення того, що різні точки зору не протистоять одна одній, а є доповняльними, в борівському смислі, та навіть мають між собою дещо спільне – співбуття, спів-дію.
Об’єктами класичної науки виступали такі системи, що є сталими, рівноважними, впорядкованими та однорідними. Розвиток некласичної науки, широке впровадження міждисциплінарних досліджень привносить в коло наукового пізнання нові об’єкти, які поступово починають займати центральне місце в науковій картині світу. Об’єктами сучасних міждисциплінарних досліджень стають унікальні системи, які характеризуються відкритістю та саморозвитком.
Складні системи, що історично розвиваються, виступають як основний предмет досліджень наукових концепцій, що були розроблені Г. Хакеном (який і пропонує термін “синергетика”) та І. Пригожиним. Роботи останнього заклали фундамент для впровадження принципів історизму та еволюціонізму у природознавство. Цей видатний бельгійський науковець, лауреат Нобелівської премії, присвятив своє життя дослідженню нерівноважних відкритих термодинамічних систем.
Як виявилося, подібні системи набувають принципово нових властивостей та починають діяти у відповідності із принципово новими законами. По-перше, такі системи є відкритими (дисипативними, за термінологією І. Пригожина), – вони активно взаємодіють із навколишнім середовищем. По-друге, відкриті системи є такими, що історично розвиваються, самоорганізуються – несуть в собі “стрілу часу”, проявляють себе як незворотні. По-третє, закони, за якими діють такі нерівноважні системи не є чимось на зразок універсальних законів, що властиві для поведінки системи біля точки рівноваги. Для утворення дисипативних структур велике значення мають явища флуктуації – випадкових відхилень від середніх значень величин, що можуть призводити до явищ самоорганізації – спонтанного, самочинного переходу в упорядковані стани.
Особливе значення зазначені вище ідеї мають для виявлення специфіки об’єктів біологічних досліджень. Виявлення особливостей темпоральної організації біологічних систем створило підстави для формування уявлень у останній третині ХХ століття про біологічний час, як методологічний концепт, застосування якого дозволяє представити “живе” у його унікальності та системній цілісності. Послідовно обґрунтовується думка, що особливості існування світу живого коріняться у особливостях його часової організації. Таким чином, питання біотемпоралістики стають у центрі уваги дослідників, які працюють над проблемами створення теоретичної біології.
Дослідження проблеми часу, яке займає одне з центральних місць в науці ХХ ст., істотно пов’язане з онтологічними засадами класичної картини світу. І. Пригожин зазначає, що вся його наукова творчість присвячена намаганням вирішити загадку часу та спростувати ідею А. Ейнштейна про те, що час – це “лише ілюзія” [9]. З іншого боку, він залучає до обговорення філософські ідеї видатного французького мислителя А. Бергсона.
Полеміка між А. Бергсоном та А. Ейнштейном щодо проблеми часу на початку ХХ ст. є яскравим прикладом зустрічі двох підходів до проблеми часу – філософського і науково-емпіричного [10]. На думку А. Бергсона, час у фізиці – об’єктивований час – втрачає свою сутність, свої якісні характерні властивості; французький філософ уводить поняття тривалості (duree) для позначення екзистенціального часу, який не зводиться до часу фізичного. А. Ейнштейн погоджувався, що існує психологічний час, що не зводиться до часу фізичного, але при цьому він заперечував існування “часу філософів”, тобто, первинність, онтологічність психологічного часу.
Проте, за А. Бергсоном, саме тривалість виступає як основа життєдіяльності людини, в тому числі і наукової діяльності. Французький мислитель із великою шаною ставився до теорії відносності А. Ейнштейна, але висував значні зауваження щодо ейнштейнівського поняття “одночасності”, проблема якого пов’язується, як відомо, з існуванням різних систем відліку часу. Як зазначає А. Бергсон, проблема одночасності цілком справедливо може бути застосована не лише до “систем відліку” (наприклад, до двох подій в різних системах, що є “одночасними” за годинниками у відповідних системах, за якими вимірюється час подій), але і до системи “подія – годинник”: немає ніякої причини, згідно самої ж теорії відносності, вважати “одночасними” подію – та свідчення годинника, який знаходиться поблизу неї.
Інакше кажучи, теорія відносності, постулюючи відмову від інтуїтивного вживання поняття “одночасності”, з іншого боку сама спирається на інтуїтивне розуміння даного феномена. Основою бергсонівської тривалості виступає, за Б. Г. Кузнєцовим, саме інтуїція – яка осягає саме буття; тривалість не є вимірюванням часу, а його переживанням [11]. Ці ідеї розвивав ще на початку 1920-х років російський філософ С. О. Аскольдов. На його думку, час онтологічний, який є змінюваністю буття – і самим буттям – слід чітко відрізняти від часу фізичного як параметричного. “Вимірюване” означає “роздроблене й розділене в чужорідному середовищі простору. Бо тільки простір можна вимірювати. Час, тобто змінюваність, є саме буття. Але простір і протяжність не є ні саме буття, ані навіть його властивість, а лише зовнішнє відбиття якогось виду буття (чуттєвої матерії) в свідомості” [12].
На екзистенційну значимість проблеми часу вказує сучасний український філософ А. М. Лой: “…через поняття часу у свідомості людини оформлюється розуміння спрямованості природних і суспільних процесів, ставлення до теперішнього, минулого і майбутнього, визначається смисл людського буття” [13].
Цей же дослідник, фактично одним із перших на Україні, послідовно розвиває ідею багатоманітності часових форм на прикладі соціально-історичного часу. Він виходить з того, що тривалість процесів в історичному часі змінюється з розвитком суспільства і є величиною відносною. Одиниці часу історичного розвитку співвідносяться не із абсолютним хронологічним масштабом, а з великими зсувами і змінами у змісті соціальних процесів, перед усім у способі виробництва. Тут фігурують такі одиниці відліку, як формація, епоха, фаза формації тощо. Тривалість соціально-історичного часу виявляється істотно різною для різноманітних формацій, епох, оскільки за хронологічно один і той самий час різні соціально-історичні утворення проходять різні шляхи розвитку [14].
А. М. Лой розглядає соціально-історичний час саме як часову форму, яка має свою специфіку і не зводиться до фізичного часу: “Часові характеристики розвитку людського суспільства не можна звести до руху суспільного буття “в” часі природи, суспільне буття в своєму розвитку породжує власну внутрішню форму – соціально-історичний час.
Соціально-історичний час як форма суспільно-історичного розвитку утворює єдину із соціально-історичним простором структуру – соціально-історичний час-простір, якісною особливістю якого є те, що час тут все більш підкорює собі простір, тому суть останнього на рівні суспільної форми руху матерії може бути встановлена виходячи із змісту часу” [15].
На змістовну нерівноцінність різних історичних епох при зіставленні їх за хронологічною шкалою вказує і С. Б. Кримський. Так, значна частина 1-го тисячоліття до н.е. характеризується виділенням духовної історії людства у відносно самостійну компоненту, що дало підставу К. Ясперсу визначити цей період як “осьовий час”.
“В “осьовий час” , – пише С. Б. Кримський, – виникають духовні передумови історії людства: Гомерівський епос, індійська “Махабхарата”, буддизм, даосизм та конфуціанство, йога, зороастризм, антична філософія, Старий Завіт, релігія абстрактного бога (монотеїзм) та інші значні духовні явища. На цій духовній базі формується власне “внутрішня історія” людства, тобто його здатність самомоделювання свого розвитку [16].
Глибоко розкриває А. М. Лой зв’язок певних часових уявлень, розуміння особливостей часових властивостей з етичними і аксіологічними проблемами. Так він пише, що значну роль грає сприйняття часу у моральній свідомості. Відчуття незворотності зробленої провини (в минулому) і пов’язане з ним загострене почуття невблаганної (в майбутньому) відповідальності, страх перед поглядами, правами, а головне – перед власним сумлінням, обумовлюють напруженість і насиченість часу, що проживається, його модусів, особливо теперішнього. Саме в теперішньому, що стискається в одну “точку”, відбивається усвідомлення особистістю значимості здійснюваного вибору у неповторній ситуації [17].
Повертаючись до питання орієнтацій сучасного природознавства в пізнанні сутності живого, звернемося спочатку до сучасних уявлень про “складні” системи, оскільки біологічні організми, їх під- і надсистеми як раз і є такими “складними” системами. Складна система характеризується двома обов’язковими для неї властивостями: “нелінійною динамікою” і “величезною кількістю елементів із великим числом ступенів свободи”. Буття кожної такої “складності” нагадує собою не вічне її існування в якомусь незмінному режимі, а ланцюг трансмутацій, метаморфоз, катастрофних трансформацій. Подібне буття – це темпоральний процес зміни режимів цієї “складності”, тобто її становлення, самоорганізації, еволюції. Перехід “складності”, яка трансмутує, із режиму самоорганізації в режим буття незмінної присутності є рівноцінним її деградації.
У “науках про складність” навколишній Всесвіт розглядається як такий, що складається із двох типів динамічних систем – замкнутих і відкритих. Системи першого типу не обмінюється з навколишнім середовищем ні енергією, ні речовиною, ні інформацією. Вони ізольовані від нього і в цьому сенсі вони є консервативними. Системи другого типу пов’язані з навколишнім середовищем якимись обмінними процесами (тобто енергетичними, речовинними, інформаційними). Тому їх часто називають дисипативними, тобто такими, котрі розсіюють енергію, речовину, інформацію.
Приклади консервативних систем:
1. “Світ Фалеса”, тобто “світ як вода”. Незважаючи на те що всередині фалесівського світу між різноманітними його частинами локально відбуваються різноманітні обмінні процеси, в цілому ж він є в наявності як “вода”, тобто як якийсь першоелемент, котрий не схильний до будь-яких якісних змін. У Фалеса крім першоелемента “вода” не передбачається ніякого іншого першоелемента. Тому “світ як вода” не може обмінюватися будь-чим з якимись іншими світами (наприклад, зі “світом як вогонь”, зі “світом як земля”, із “світом як повітря”).
2. “Планетарна система”, тобто система планет, що періодично і стабільно рухаються навколо зірки, розташованої в центрі системи, може слугувати ще одним прикладом консервативних систем.
3. “Гармонійний осцилятор”, що моделюється рухом без тертя кульки масою m, прикріпленої до горизонтально розташованої ідеальної пружини, протилежний кінець якої жорстко зафіксований – це третій приклад.
Найпростішими прикладами відкритих (дисипативних) систем можуть слугувати система з тертям, атомні або молекулярні системи, рух яких відбувається в яких-небудь зовнішніх електромагнітних чи гравітаційних полях. Більш складними прикладами відкритих систем є “складності, що еволюціонують”: “Всесвіт, що еволюціонує”, “екосфера”, “клімат”, “планетарне життя”, “антропність”, “психіка”, “мова”, “особистість”, “соціум”, “культура” і т. ін.
Динамічна система перебуває в стані рівноваги, якщо швидкість і прискорення обмінних процесів, що відбуваються між нею і навколишнім середовищем, дорівнюють нулю. У випадках, коли швидкість і прискорення обмінних процесів відмінні від нуля, вчені говорять, що система перебуває віддалік від рівноваги, тобто в нерівноважному стані. Якщо ж обмінні процеси між системою і навколишнім середовищем відбуваються з малими (або величезними) швидкостями і прискореннями, то така система іменується слабко (або сильно) нерівноважною.
Консервативні системи, в якому б початковому стані вони не перебували, після закінчення деякого часу неминуче потрапляють в один і той самий загальний для всіх їх стан – стан термодинамічної рівноваги. Ця тенденція необоротна; вона виражається другим законом термодинаміки. Звичайно її інтерпретують як тенденцію до зростання разупорядкованості, тобто деградації складності. Подібна інтерпретація мотивується тим, що в мікроскопічній теорії ентропія звичайно асоціюється з числом припустимих станів системи при заданих умовах, накладених на цю систему. У контексті такої інтерпретації, чим менше припустимих станів має система, тим більше вона упорядкована.
Але, якщо система сильно нерівноважна і поглинає з навколишнього середовища енергії і речовини значно більше, ніж віддає їй, тобто якщо її негентропійний потік набагато сильніший від ентропійного, то структура такої системи за певних умов може еволюціонувати, ускладнюючись. Така еволюція системи до все складнішої організаційної структури протилежна процесу її деградації; найчастіше вона здійснюється стрибками. Такі стрибки прийнято позначати терміном “катастрофа”. Саме ця еволюція, що супроводжується спонтанними катастрофами, породжує ті реалії, котрі вище були позначені загальним терміном “складність, що самоорганізується” [18].
Творці сучасної космофізики припускають, що одна з таких “складностей, що самоорганізуються”, яка виникла у мить “великого вибуху”, еволюціонуючи в перебігу 15 млрд. років, породила всю ту неозору розмаїтість реалій, котрі утворюють навколишній фізичний, хімічний, органічний, біологічний, антропогенний, соціокультурний світ.
Дисипативні системи, котрі еволюціонують нелінійно, завжди відкриті для потоків енергії і речовини. Ці потоки можуть рухатися в обох напрямках: 1) із навколишнього середовища всередину системи; 2) із системи в навколишнє середовище. Еволюційна поведінка системи, віддаленої від термодинамічної рівноваги, нагадує поведінку біологічного організму. Як і останній, дисипативна система поглинає з навколишнього середовища вільну енергію (тобто харчується “негентропією”). Виділяє ж вона в це середовище свою ентропію. За Пригожиним, повна зміна ентропії dS дисипативної системи Ω складається з двох частин: dSi і dSe. Перша з них – dSi – це та частина зміни ентропії, що зумовлена необоротними процесами, котрі відбуваються всередині системи. Друга – dSe – це та частина ентропії системи, що перенесена через межі системи.
Математичне формулювання повної зміни ентропії dS виглядає так: dS = dSi + dSe.
Якщо система ізольована, то dSe = 0. У цьому випадку повна зміна ентропії dS = dSi виявляється завжди позитивною; вона зумовлюється необоротними процесами, які відбуваються всередині системи. Зростання ентропії такої системи в цьому випадку нічим не компенсується. Тому система Ω деградує, вироджується, спрощує свою динамічну поведінку і структуру; ні про яке ускладнення її структури або ускладнення поведінки тут не може бути і мови. Про таку систему говорять, що вона не еволюціонує, а “дееволюціонує”.
Але якщо система Ω відкрита для згаданих вище потоків енергії й речовини і імпортує з навколишнього середовища негентропії набагато більше, ніж розсіює ентропії, тоді складова частина dSe може не тільки компенсувати ентропію, вироблену всередині системи, а й перевершити її. У цьому разі величина повної зміни ентропії dS може дорівнювати нулю, і навіть стати негативною. Рівність dS = 0 означає: дисипативна система перебуває в стаціонарному стані; нерівність dS < 0 свідчить про те, що ентропія, яка вироблена необоротними процесами всередині системи, експортується в зовнішнє середовище. Дисипативна система, в якої величина повної зміни ентропії dS негативна, може рости, ускладнювати свою динамічну поведінку, свою організаційну структуру, своє павутиння взаємозв’язків з іншими системами. І саме такі відкриті нелінійні системи маються на увазі, коли йдеться про “складності, що еволюціонують”. Роз’яснюючи процес виникнення подібного роду “складностей, що еволюціонують”, Е. Ласло пише: “Еволюція, тобто негентропійне ускладнення (комплексифікація) системи, починається тоді, коли критична флуктуація штовхає сильно неврівноважену систему ще далі від теплової і хімічної рівноваги. Новий порядок виникає в ході взаємодії критичних флуктуацій за різкої зміни фази нестійкості. Якщо система скоріше еволюціонує, ніж дееволюціонує, то принаймні одна з множини можливих флуктуацій повинна піддатися “нуклеації”, тобто швидко поширитися й охопити всю систему. Якщо така “нуклеація” дійсно відбувається, то вся система в цілому зазнає біфуркації: в її еволюційній траєкторії з’являється нова гілка – нова мода” [19].
Отже, “складність, що еволюціонує” – це природно-історичний продукт еволюції відкритих сильно неврівноважених систем. Еволюція, яка їх породжує, завжди здійснюється в напрямку віддалення від стану термодинамічної рівноваги, а не наближення до неї. З цієї причини еволюція (у цьому сенсі) не спроможна призвести таку “складність”, як наш Всесвіт, до стану, котрий позначається словосполученням “Теплова смерть Всесвіту”.
Таким чином, резюмуючи відповідь на запитання про походження феномену “складності”, можна сказати так: “складність” – це продукт не “де-еволюції”, а нелінійної еволюції відкритих сильно неврівноважених систем. Цей феномен виникає в будь-якій науковій галузі (космофізиці, хімії, біології, психології, соціології, політології, культурології тощо) усякий раз, коли її творці приступають до дослідження відкритих сильно неврівноважених систем. З цієї причини феномен “складності, що еволюціонує” нині виявляється всюдисущим, має трансдисциплінарну природу.
Нові можливості для вирішення багатьох світоглядних питань і методологічних проблем щодо з’ясування сутності біологічних явищ і процесів з’явилися завдяки новим відкриттям в області фізики живого. На сьогоднішній день в літературі з’явилася низка праць, що присвячені висвітленню питань філософії та методології фізики живого. Чільне місце серед них займають роботи українських дослідників І. С. Добронравової та С. П. Ситька [20]. Зокрема в них ідеться про те, що технічний розвиток виробництва генераторів електромагнітного випромінювання надвисокої частоти відкрив перед дослідниками таку область частот електромагнітного поля, до впливу яких живі організми раптово виявилися чутливими. Так, хоча електромагнітне поле в цьому діапазоні особливо сильно поглинається водою (тому в сонячній радіації біля поверхні землі ці частоти практично відсутні – їх поглинають водяні пари в атмосфері), а живі організми на Землі містять багато води, вплив на точно визначених частотах низькоінтенсивним полем є дуже сильним (має резонансний характер).
Оцінки показують, що великі білкові молекули, узяті ізольовано, можуть мати коливальні рівні в діапазоні 1010 – 1011 Ггц, однак у конденсованому середовищі їхній енергетичний спектр повинний стати квазинеперервним без дискретних станів, здатних сприйняти зовнішню інформацію в зазначеному частотному діапазоні. Речовина живого організму є конденсованим середовищем. Проте виявлені резонансні смуги мають ширину одночасткових спектральних ліній. Це свідчить про дискретність енергетичних станів живих систем, вражаюче аналогічній дискретності енергетичних станів таких стійких квантових фізичних систем, як ядро, атом, молекула.
Та обставина, що саме такий (одночастковий) характер носять спектри дії живих організмів, дає можливість припустити, що фізичні підстави стійкої цілісності живого організму ті ж, що і на інших ступінях квантових сходів: живий організм є квантовою системою. Тоді в якості універсального фізичного критерію стійкої цілісності фундаментальних структурних одиниць матерії може виступати наявність у них власних характеристичних частот. Таким чином, у дослідників виникла думка про можливість вироблення єдиного фізичного критерію цілісності для живих і неживих систем при експериментальному виявленні резонансного впливу електромагнітного випромінювання (у діапазоні міліметрових хвиль) на живі системи – від найпростіших [21] до людини [22].
Можливість застосування понять квантової фізики (хвильова функція, її фаза, дискретність станів, виродження рівнів і т.д.) до опису макроскопічних явищ визначається наявністю в системі глобальної когерентності поводження її елементів. Вона може досягатися при фазових переходах другого роду (надпровідність, надтекучість) або при нерівноважних фазових переходах (когеренція лазерного випромінювання, ефект Джозефсона) за рахунок самоорганізації.
Стосовно до біологічних систем поняття когерентного порушення уперше увів Фреліх [23]. Він показав, що за рахунок метаболічного накачування в нелінійному середовищі формується мода колективних коливань ансамблю однотипних кліток із частотою, що відповідає найнижчому одночастковому коливальному стану.
Експериментальна фіксація прояву в резонансних ефектах характеристичних частот живих організмів і теоретичні вказівки на можливість їхнього пояснення на основі поняття самоорганізації демонструють фундаментальну значимість синергетичного підходу при описі біологічних систем. Можливості цього підходу не вичерпуються створенням математичних моделей процесів, що самоорганізуються, в однорідних системах організму (ритміка серцевих скорочень, електрична активність мозку, диференціація структур крила дрозофіли).
Як експериментальні та модельні дані, так і існуючі уявлення про хід біохімічних реакцій в організмі говорять про те, що в ньому повинні обов’язково існувати автохвильові процеси. Питання полягає лише в тому, які масштаби вони захоплюють. За рахунок звичайної дифузії це можливо тільки в обмежених об’ємах (приміром, усередині клітини), тому що організм являє собою досить неоднорідне середовище, і неоднорідності впливають на характер розвитку процесу.
Наведені розуміння свідчать на користь висловлюваної неодноразово раніше гіпотези про роль власних електромагнітних полів у регуляції і синхронізації внутрішньоклітинних процесів у цілому організмі. З цього погляду фізичним агентом, що здійснює роль переносника інформації про інтенсивність деякої реакції в заданому об’ємі тканини біооб’єкта, може бути електромагнітне поле у формі електромагнітної хвилі, спінової хвилі чи хвилі поздовжньої поляризації. Важливо, щоб довжина ефективної взаємодії між “випромінювачем” і “приймачем” була більше морфологічних неоднорідностей. Комбінація далекосяжного електромагнітного поля з дифузійними процесами може виступити фактором, що забезпечує кооперативність метаболічних процесів в організмі в досить великих об’ємах. Для математичного опису поводження такого типу структур можуть використовуватися системи нелінійних диференціальних рівнянь і їхнього рішення у вигляді граничних циклів. Це особливий вид автохвильових процесів, із якими зв’язують нагромадження і циркуляцію енергії метаболізму.
С. П. Ситько із співробітниками було висловлене припущення [24], що відомі в голкорефлексотерапії “меридіани” і є по суті просторовими рішеннями згаданої системи рівнянь, що задають векторне поле потоку енергії метаболізму (тривимірні метаболічні “вихри”, що виокремлюються у визначеному обсязі активного середовища). Цей потік може здійснювати в організмі й інформаційний, і енергетичний вплив, оскільки дванадцять основних меридіанів проходять своїми “внутрішніми ходами” через усі життєво важливі органи тіла: серце, легені, шлунок і т.д., а на їхніх “зовнішніх ходах” розташовані крапки акупунктури – селективні по частоті приймачі зовнішніх “пускових сигналів”. Проводячи аналіз чисельних рішень модельних рівнянь, записаних для найпростіших випадків, Ф. Кайзер [25] показав сильну залежність положень і форми граничних циклів від початкових умов, частоти й інтенсивності таких сигналів, особливо поблизу особливих точок, що у нашому випадку можна ототожнювати з точками акупунктури. Така гіпотеза дозволяє трактувати сенсорну реакцію “у хворому” органі як енергетичну відповідь організму на корекцію просторового положення відповідного граничного циклу через особливі точки.
Як бачимо, розгляд живого організму як цілісної фізичної системи при розвиненому розумінні цілісності у фізиці не означає редукції біології до фізики, оскільки причина того, що система виявилася цілісною і у фізичному смислі, має біологічний характер. Дійсно, виникнення граничних циклів, що забезпечують фізичну цілісність системи, пов’язане з нелінійністю в системі; нелінійність існує за рахунок хімічної енергії метаболізму, а основа метаболізму – біологічний обмін речовин, тобто усі форми руху працюють кожна на своєму рівні й у тісному зв’язку один з одним; відповідно корелюються методи природничих наук при описі живого. Виходить, природознавство підійшло до такого рівня розвитку, коли жива система може бути зрозуміла у своїй специфічній цілісності тільки в тому випадку, якщо цілісність ця простежена у всіх аспектах існування живого.
Високий ступінь спільності законів самоорганізації, їхня застосовність рівною мірою до фізичних, хімічних, біологічних, екологічних і інших систем, з одного боку, створює передумови для синтезу природничонаукового знання, а з іншого боку – зовсім змінює ситуацію в здійсненні інтеграційних процесів у науці. Мова йде насамперед про співвідношення методів природничих наук при дослідженні живого.
Доти, поки фізика займалася стійкими рівноважними системами, застосування фізичних методів, орієнтованих на редукцію, на зведення властивостей системи до властивостей елементів і їхніх взаємодій, було можливе лише при аналізі структури біологічного об’єкта. Цілісність живих організмів, їхня здатність до еволюції могли бути виявлені лише методами біологічної науки. Невідповідність між методологічними установками наук, що використовувалися при вивченні живого, створювало великі труднощі для теоретичного синтезу одержуваних ними результатів; відомості про атомно-молекулярну структуру біологічних об’єктів, що даються фізикою і хімією, не поєднувалися з біологічним знанням про функції, які виконують структурні елементи, що організовані в частини біологічного цілого.
Зараз, коли фізика і хімія підійшли до проблеми становлення, виявилося, що в цих науках відкрилася можливість для дослідження біологічних систем як цілісних утворень. Дійсно, якщо живий організм є цілісною системою, то, мабуть, цілісність його повинна забезпечуватися на всіх рівнях: і на біологічному, і на хімічному, і на фізичному. Інше питання, наскільки близько та чи інша наука підійшла до того, щоб пояснити цю цілісність із своїх позицій. Якщо фізика, хімія, біологія виробили свої критерії цілісності, то і цілісна біологічна система повинна відповідати всім цим критеріям.
Таким чином, ми розглядаємо живий організм як квантову систему і дисипативну структуру, що утворилася в результаті нерівновагого фазового переходу і що постійно відтворює себе завдяки процесам самоорганізації.
Зазначений підхід дозволяє виділити серед дисипативних структур живі організми як особливий клас стійких цілісних систем. Очевидно, до них повною мірою можна віднести категорію тотальності. По-перше, зовні вони виявляють себе як високостійкі системи. По-друге, організми здатні виступати як елементи в екологічній піраміді (біогеоценоз у даному випадку виступає як ціле, що формує собі як частини популяції з елементів, якими і виявляються особи визначеного виду, тобто живі організми). По-третє, сам живий організм – це “єдність, що розгортається в самій собі і що зберігає себе, тобто тотальність, і лише за допомогою розходження і визначення розходжень може існувати їхня необхідність і свобода цілого” [26].
Логічний перехід від категорій “елемент – структура” до категорій “частина – ціле” відбиває перехід у розвитку. Елементи змісту організуються в частини цілого, коли вони (або їх сукупності) виконують функцію в цьому в цілому. Наприклад, автохвильові процеси в нейронних мережах здійснюють передачу інформації, а в м’язах міокарда – механічний макротранспорт речовини й енергії. Здатність структур, що самоорганізуються, виконувати визначені функції в живому організмі хоча і проливає нове світло на деякі важливі проблеми, скажімо, морфогенезу, у принципі не викликає подиву, оскільки діалектичний підхід до організму як до цілого давно представлений у методології біологічної науки, зокрема через поняття органічної системи, функціональної системи [27].
Співвіднесення окремих методологічних принципів дослідницьких програм з окремими парами категорій є методологічною абстракцією. Евристичну роль у формуванні теорій самоорганізації грають цілісні категоріальні структури. Особливо це стосується групи категорій детермінації. Поняттю “порядок через флуктуації” у його методологічній функції повинна відповідати як філософське обґрунтування не принцип причинності з методології класичної фізики і навіть не принцип вірогіднісної причинності з методології квантової фізики, а та категоріальна модель детермінації, що відповідає історичному розгляду об’єкта. Таким чином, принцип упорядкування через флуктуації необхідно розглядати в тісному зв’язку з принципом історизму, що вперше зайняв таке важливе місце у фізичних і хімічних теоріях. Його введення поєднує фізико-хімічні і біологічні науки в їхніх методологічних засадах. Цю обставину підкреслюють учені, використовуючи біологічну термінологію для вираження загальних синергетичних закономірностей: “Основні причини упорядкування можуть бути сформульовані у виді принципу узагальненого дарвінізму, суть якого зводиться до наступного: просторові, тимчасові і просторово-тимчасові структури в органічному і неорганічному світі виникають як прояв колективних коливань через флуктуації, їхня взаємодія і добір тих із них, що мають найбільший час релаксації” [28].
ЛІТЕРАТУРА:
1. Степин В. С. Научное познание и ценности техногенной цивилизации // Вопросы философии. – 1989, № 10. – С. 3 – 18.
2. Попович М. В. Раціональність і виміри людського буття. Київ: Сфера, 1997. – С. 260.
3. Сидоренко Л. І. Сучасна екологія. Наукові, етичні та філософські ракурси: Навчальний посібник. – К.: Вид. ПАРАПАН, 2002. – С. 114.
4. Лукъянец В. С. Наукоемкое будущее. Философия нанотехнологии. Загадка Silentium Universi // Практична філософія. – 2003. – №3. – С. 18.
5. Пикашова Т. Д., Огородник И. В. Противоречивость жизни и ее познание // Закон единства противоположностей / Под ред. М. А. Парнюка. – К.: Наукова думка, 1991. – С. 397.
6. Биология и практика: методологические и мировоззренческие аспекты / Киселев Н. Н., Депенчук Н. П., Крисаченко В. С., Лаврик В. И., Мирсаидов Р. С., Микитенко Д. А., Гардашук Т. В. – К.: Наукова думка, 1992. – С. 9.
7. Вернадский В. И. Размышления натуралиста: В 2 кн. / М.: Наука, 1977. – Кн. 2: Научная мысль как планетное явление. – С. 135 – 136.
8. Аршинов В. И. Синергетика как феномен постнекласической науки. – М.: ИФРАН, 1998. – С. 13.
9. Пригожин И. Время – всего лишь иллюзия?: Пер с франц. // Философия, наука, цивилизация. – М.: УРСС, 1999. – С. 214 – 221.
10. Дискуссия Бергсона с Эйнштейном // Философия науки, 1999, №2. – http://www. philosophy.nsc.ru/life/journals/philscience/6_99/10_bergson.htm.
11. Кузнецов Б. Г. Идеалы современной науки. – М.: Наука, 1983. – С. 51.
12. Аскольдов С. А. Время онтологическое, психологическое и физическое // На переломе. Философские дискуссии 20-х годов: Философия и мировоззрение. – М.: Политиздат, 1990. – С. 402.
13. Лой А. Н., Шинкарук Е. В. Время как категория социально-исторического бытия // Вопросы философии. – 1979. – №12. – С. 73.
14. Ibid. – С. 76.
15. Ibid. – С. 86.
16. Кримський С. Б. Запити філософських смислів. – К.: Вид. ПАРАПАН, 2003. – С. 225.
17. Лой А. Н. Социально-историческое содержание категорий “время” и “пространство”. – К.: Наукова думка, 1978. – 136с.
18. Лук’янець В. С., Кравченко О. М., Озадовська Л. В. Сучасний науковий дискурс: Оновлення методологічної культури. – К.: Центр практичної філософії, 2000. – С. 255 – 258.
19.Ласло Э. Основания трансдисциплинарной единой теории // Вопросы философии. – 1997. – №3. – С. 81.
20. Добронравова І. Некласична раціональність для нелінійної науки // Вісник Київського Національного університету ім. Тараса Шевченка. Серія: Філософія. Політологія. – Вип. 29. – С. 23 – 26. Ситько С. П., Мкртчян Л. Н. Введение в квантовую медицину. – К.: Патерн, 1994. – 145с.
21. Девятков Н. Д. Влияние электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн на биологические объекты // Успехи физических наук – 1973. – Т. 113, Вып. 3. – С. 452 – 469.
22. Андрєєв Є. О., Білий М. У., Ситько С. П. Проявлення власних характеристичних частот організму людини // Доповіді АН УРСР. Серія. Б. – 1984. – № 10. – С. 56 – 59. Андреев Е. А., Белый М. У., Ситько С. П. Реакция организма человека на электромагнитное излучение миллиметрового диапазона // Вестник АН СССР. – 1985. – № 1. – С. 24 – 32.
23. Fröhlich H. Coherent Electric Vibration in Biological Systems and Cancer Problem // IEEE Trans., Microwave Theory Tech. – 1981. – MMF-26. – P. 613 – 617.
24. Андреев Е. А., Белый М. У., Ситько С. П. Реакция организма человека на электромагнитное излучение миллиметрового диапазона // Вестник АН СССР. – 1985. – № 1. – С. 24 – 32.
25. Кайзер Ф. Нелинейные колебания (предельные циклы) в физических и биологических системах // Нелинейные электромагнитные волны. Под. ред. П. Усленги: Пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – С. 250 – 285.
26. Гегель Г. В. Ф. Энциклопедия философских наук: В 3 т.: Пер. с нем. / М.: Мысль, 1974. – Т. 1: Наука логики: – С. 100.
27. Блауберг И., Юдин Б. Понятие целостности и его роль в научном познании. – М.: Знание, 1972. – 48с.
28. Закордонец А. А., Луненок-Бурмакина В. А., Чалый А. В., Самарский В. А. Мировоззренческие и методологические аспекты преподавания бионеорганической и биофизической химии, медицинской и биологической физики в высшем учебном заведении // Философские вопросы медицины и биологии. – 1987. – Вып. 19. – С. 132.
Вперше стаття опублікована у:
Віфлянцев В. В. Методологічні імплікації постнекласичної біології // Вісник Київського Національного університету ім. Тараса Шевченка. Серія: Філософія. Політологія. – 2009, Вип. 91 – 93 . – С. 86 – 92.
Вперше стаття опублікована у:
Віфлянцев В. В. Методологічні імплікації постнекласичної біології // Вісник Київського Національного університету ім. Тараса Шевченка. Серія: Філософія. Політологія. – 2009, Вип. 91 – 93 . – С. 86 – 92.
Немає коментарів:
Дописати коментар