Введение в общую теорию эволюции систем

Заметки об общей теории эволюции систем
(Ред.13.02.2022)

Как  понять, по каким законам развивается человечество? Почему при высочайшем уровне науки и техники, колоссальном материальном и духовном богатстве, общество остаётся столь несовершенным: не стихают воины, сохраняется нищета, растёт экстремизм? Чтобы разобраться в этом, необходимы инструменты, первым из которых, по моему мнению, должна стать общая теория  эволюции систем.

В её основании должно лежать предположение, что эволюция систем любого уровня подчиняется не только специфическим, но и некоторым универсальным законам, которые она и должна выявить.

Под системой принято понимать множество элементов и связей между ними, образующих некоторое единство. Если никакого единства нет, говорят о скоплении или совокупности элементов. В частности, облако идеального газа, которое в термодинамике обычно называют системой – это, безусловно, скопление. Элементы систем и скоплений сами, как правило, могут рассматриваться, как системы. В этом случае их называют подсистемами, а систему – иерархической. По отношению к своим подсистемам она является надсистемой.

С каждой системой связан процесс, в ходе которого она проходит этапы рождения, восходящего развития (роста и совершенствования), стабильности, старения и распада. Эволюцией будем называть первые два из них. Всё, сказанное в  дальнейшем о системах, можно отнести и к связанным с ними процессам. Такие понятия, как энтропия, информация, сложность, связи и др. подробно рассмотрим в следующих заметках.

Законы развития интересовали людей давно. Но до начала XIX века господствовало представление о незыблемости мировых устоев, основанное на опыте поколений и догматах религии. В религиозном мировоззрении того времени для эволюции места не было: Всеведущий, и, следовательно, находящийся вне времени Бог  раз и навсегда создал совершенный мир, не нуждающийся ни в каком развитии.

Расцвет точных наук в  XVII-XVIII веках, казалось бы, замечательно подтвердил это. Труды И. Ньютона, Г. Лейбница, П. Лапласа и других учёных гармонично сочетались с идеей единого Бога. Идеей, и без того завоевавшей мир и поднявшей человечество на высокий культурный уровень. Но в то же время достижения науки и техники привели к началу промышленной революции, которая существенно изменяла образ жизни людей. Требовалось осознать происходящее.

В философии Гегеля была сделана гениальная попытка описать эволюцию, но для  её объяснения потребовался некий абсолютный дух – не Бог, мыслимый неизменным, но и не Мир, эволюционирующий вне зависимости от идеи. Теория происхождения видов Дарвина, как раз и описывающая одну грань такой независимой эволюции, была принята научным миром с энтузиазмом. Появились ожидания физического подтверждения эволюции. Но предложенное в 1865г. Р. Клаузиусом второе начало термодинамики (закон роста энтропии) выявило противоположную тенденцию, неизбежность распада. О многочисленных попытках разрешить это противоречие подробно пишет в весьма обстоятельном труде С.Д. Хайтун [2005].

Почти весь ХХ век физики пытались освободиться от морока энтропии, "тормозящей" эволюцию. В той же книге (в 2005 г.!), Хайтун недоумённо спрашивает: «Что заставляет наблюдаемый мир  усложняться в ходе эволюции, если этого так "не хочет" закон возрастания энтропии?» [там же, с.50]. (Ошибки Хайтуна обсудим в заметке «Э.Шрёдингер и эволюция, С. Хайтун и беспорядок»).

Рост энтропии является следствием любого движения, а иногда, как мы убедимся далее, и его предпосылкой. Он сопутствует как нисходящему, так и восходящему развитию. Но энтропия – лишь статист. Современная наука выявила главного героя, солиста эволюции – информацию. Это верно даже буквально, ведь энтропия – СТАТИСТическая величина, определяемая только для множества элементов, а информация всегда уникальна, её повторение способствует распространению, лучшему пониманию и запоминанию, но не умножает известное.

Понятие информации изначально связывалось исключительно с разумной деятельностью. В точных науках информация появилась как технический термин теории связи (позже теории информации) К. Шеннона. И здесь речь также шла лишь о деятельности человека и его техники. Однако вскоре, в кибернетике и, далее, синергетике этот термин наполнился конкретным физическим смыслом и в то же время стал общенаучным понятием.

Классические точные науки изучали мир в его устойчивом,  стационарном или квазистационарном состоянии. Устойчивая система движется по аттрактору – стабильной траектории, отклонение от которой порождает возвращающую к нему силу (здесь имеется в виду движение в общем смысле, в фазовом, т.е. многомерном пространстве, каждая точка которого соответствует одному из множества всех возможных состояний системы). При этом конечная точка движения однозначно задаётся начальными и граничными условиями. Поэтому новой информации не возникает, и нужды в таком понятии никогда не было.

Сегодня стали возможны и бурно развиваются математические исследования неустойчивых систем и порождаемого ими динамического хаоса. Такие системы хотя бы иногда, в точках бифуркации или в перемешивающем слое (области неустойчивости) освобождаются от необходимости и делают выбор, что приводит к генерации информации. О понятии информации и роли неустойчивости можно почитать в замечательной книге Д.С. Чернавского [2016]

Именно такие, неустойчивые системы и возникающая в них информация обеспечивают восходящее развитие. Об этом следующие заметки.

Эволюция и энтропия. «Тепловая смерть» Вселенной (http://proza.ru/2020/06/16/1790)
Э.Шрёдингер и эволюция, С. Хайтун и беспорядок   (http://proza.ru/2020/06/17/11)
Что такое информация? Взгляд эволюциониста (http://proza.ru/2020/06/17/33)
Ценность информации. Целеполагание произвольной системы (http://proza.ru/2020/06/17/36)
Что такое сложность? Взгляд эволюциониста(http://proza.ru/2020/06/17/47)
Зачем зажигают звёзды или энергетика связей (http://proza.ru/2024/04/26/1135)
Пассивные связи: скелет, границы, сети...  (эта заметка)
Активные связи. Кооперация и конкуренция (http://proza.ru/2020/06/17/54)
Из чего состоит и куда идёт эволюция?(http://proza.ru/2020/07/23/700)
Общая теория эволюции систем. Некоторые итоги  (http://proza.ru/2020/06/17/73)

Литература:

Хайтун, С.Д., 2005, «Феномен человека на фоне универсальной эволюции». М.: Комкнига,  https://istina.msu.ru/collections/11200163/

Чернавский, Д.С., 2016, «Синергетика и информация: Динамическая теория информации»  Изд. 5-ое, М., ООО "Леннанд". В интернете под названием «Синергетика и информация» доступна урезанная версия книги, содержащая 1,2 и 7 главы первого полного издания.