Концепции современного естествознания

Концепция системности в естествознании и  сущность системного метода научных исследований. Универсальный эволюционизм и антропный принцип. Путь к единой науке и культуре.

1.Концепция  системности в естествознании. Системный  метод исследования и его специфика.

                         В настоящее время одной из важнейших тенденций в современном естествознании является все более усиливающийся синтез естественных наук, общеметодологической основой которого выступает системный подход. Этот подход, фундаментом которого стала общая теория систем и системный метод,  сложился в процессе решения комплексных проблем, требующих совместного применения  методов разных наук. Следовательно, системный подход носит междисциплинарный характер, что обеспечивает более широкий взгляд на процессы  функционирования и развития на всех уровнях структурной организации материи. По существу, можно утверждать о формировании в науке новой парадигмы, требующей объяснять большинство явлений природы и общества на этом междисциплинарном уровне. Именно благодаря системному подходу удается разрешить многие проблемы в объяснении биологических, экологических, социальных, эволюционных процессов.      

                         Понятие системности в науке отражает её признание того, что  существующая  Вселенная является наибольшей, целостной системой, состоящей из множества элементов – подсистем разного уровня сложности, каждая из которых, в свою очередь, является относительно самостоятельной системой. Качество системности обнаруживается в возникновении новых, ранее не существовавших свойств (эмерджентных) в результате взаимодействия элементов, образующих систему. Другим имплицитным свойством систем  является их иерархическая структура, т.е. вхождение систем нижних уровней сложности в структуру систем более высоких уровней. Такое объединение элементов и систем выражает их единство, поскольку, каждый элемент любой системы связан со всеми другими элементами систем всех  уровней. Отсюда, любой элемент (подсистема) Вселенной выступает как целостное автономное образование, самостоятельно развивающееся, и в тоже время остающееся составной частью систем более высокого уровня. Именно в такой связи находятся  элементы Вселенной: Метагалактика – Галактики – Солнечная система – Земля – биосфера – общество – Человек. Соответственно этому, выглядит научная картина мира, отражающая систему его строения, и аналогичным образом формируется современное естествознание, воспроизводящее эту сложную реальность.

                          Системный подход основан на  рассмотрении явлений природы, как элементов  качественно определенного целостного состояния. Основными факторами, определяющими систему, является взаимодействие и взаимосвязь элементов в рамках целого, а также несводимость свойств целого к свойствам составляющих его элементов и подсистем. Именно этим системное образование отличается от простых совокупностей – агрегатов. Куча камней или песка не является системой, так как её свойства  аддитивны, т.е. суммируются или складываются из свойств или величин их частей. Атом, молекула, организм, биосфера – являются системами, свойства которых, как целостных образований неаддитивны, т.е. определяются взаимодействием всех элементов.

                          Как предельно широкое понятие,  систему нельзя определить чисто  логически через другие понятия. Его признают исходным и неопределяемым понятием, содержание которого можно объяснить через конкретные примеры. Именно так, обычно поступают в науке с исходными понятиями, например, с понятиями множества в математике, массы и заряда в физике. Структура системы включает компоненты, из которых она образована: подсистемы  и элементы, выделяемые соответственно тому, какие единицы принимаются за основу деления. Структура имеет объективный характер, но в зависимости от постановки задач исследования, любая подсистема или элемент системы могут быть рассмотрены, как самостоятельные системы, а любая система – в качестве подсистемы или элемента системы более высокого уровня иерархии. Например, в целостном организме можно выделять нервную, сосудистую, костно-мышечную системы, рассматривая их в качестве относительно самостоятельных или неразрывно взаимосвязанных. Выделяя систему, важно видеть присущие ей, как целому эмерджентные свойства, которыми её элементы не обладают. Поскольку, все реальные системы в природе и обществе являются открытыми, то в процесс исследования конкретной системы включаются  внешние системы (среда), с которыми она взаимодействует. Взаимосвязь открытых систем с внешней средой в неживой природе осуществляется посредством обмена с ней веществом и энергией  (например, в химических реакциях с выделением тепла), а живые системы, кроме того, в процессе метаболизма получают и передают еще и информацию, посредством которой управляет наследственностью. В социальных системах обмен информацией играет определяющую роль, являясь основой творческой деятельности.

                         Все существующие системы можно  классифицировать по разным основаниям  деления. Прежде всего, выделяются  материальные и концептуальные. К материальным системам относятся неорганические, органические и социальные, которые подразделяются соответственно формам движения материи на гравитационные, физические, химические, биологические, биологические, зкологические и общественные системы. Особо выделяются искусственные, технические и технологические системы. Содержание и свойства этих систем объективны. Концептуальные системы называются ещё идеальными, так как представляют собой отражения материальных  систем в виде научных теорий, которые посредством своих понятий, принципов и законов, отражают объективные связи и процессы, происходящие в реальных природных и социальных системах. Поэтому, важнейшая функция научного познания состоит в систематизации всего накопленного знания, когда отдельные суждения о конкретных фактах, объединяются в рамках определенной концептуальной системы.

                           Согласно другим основаниям классификации  систем, можно выделить статические  и динамические, детерминистские  и стохастические (вероятностные), открытые  и закрытые, целенаправленные и др. Таким образом, Вселенная , являющаяся сверхсложной материальной мегасистемой, необходимо и закономерно требует  соответствующей системы естественнонаучного знания и применения в процессе научного исследования системного метода. 

                          С возникновением системного метода как особого способа исследования, в середине ХХ века, и началом его применения в естествознании и других науках, начался качественно новый этап развития науки, преодолевший ограничения традиционного дисциплинарного подхода в пределах отдельных наук. Основополагающая роль системного метода  состоит в достижении с его помощью единства научного знания. Прежде всего, такое единство проявляется во взаимодействии разных научных дисциплин, а также в возникновении новых дисциплин на стыках традиционных наук, в формировании междисциплинарных направлений исследования. 

                         Понятия и теоретические модели, на которых базируется метод  системного исследования, применяются  для познания явлений разной природы и поэтому возникает необходимость в абстрагировании от конкретного содержания отдельных систем, чтобы выявить общие, наиболее существенные свойства, присущие всем системам определенного класса и вида. Именно это было реализовано в появившейся кибернетике, как общей теории управления в технических системах, живых организмах и в обществе. Хотя, теории управления существовали и в технике, и в биологии, и в общественных науках, но только в рамках кибернетики стало возможным раскрыть более глубокие и общие законы управления. Она показала, что процесс управления в самом общем виде можно рассматривать, как процесс накопления, передачи и преобразования информации, Само же управление можно выразить через определенную последовательность предписаний – алгоритмы, посредством которых достигается поставленная цель. После этого алгоритмы были использованы для решения других задач массового характера: управления транспортными потоками, снабжения и сбыта продукции, оптимизации урбанистических процессов и т.п. Алгоритмизация и компьютеризация таких производственных, управленческих и других процессов стали важнейшими факторами развертывания НТР.

                          Одним из наиболее эффективных  методов системных исследований  стало математическое моделирование, которое стало  с началом  массовой компьютеризации одним из самых эффективных методов исследования сложных, многопараметрических систем. В отличие от традиционного подхода, оперирующего несколькими переменными, системный метод осуществляет анализ целого множества переменных. Связь  между этими переменными, выраженная различными уравнениями, и является математической моделью, построение которой имеет большое преимущество перед простым описанием систем в качественных терминах, потому, что дает возможность делать точные прогнозы поведения систем, которые легче проверить, чем неопределенные и общие качественные предсказания. Так, в рамках системных исследований сложилось единство качественных и количественных методов описания.

                            Системный метод в процессе своего развития породил целый ряд прикладных направлений: системотехнику, исследующую и конструирующую технические системы, в которых учитывается как работа механизмов, так и действие операторов ими управляющими; системный анализ, занимающийся изучением комплексных и многоуровневых систем. Широкое распространение идей и принципов системного метода, развитие общей теории систем влияет на научное мировоззрение. Западные идеологи системного подхода возвели его в ранг новой научной философии, которая в отличие от доминировавшего ранее позитивизма, опиравшегося на методы анализа и редукции, подчеркивает приоритет синтеза и антиредукционизма, зачастую, перерастающих в теорию холизма. Но холизм, провозглашающий, что целое всегда предшествует частям и всегда важнее частей является такой же односторонней концепцией, как атомизм и редукционизм. Системный подход избегает этих крайностей, исходя из того, что система как целое возникает ни каким то сверхъестественным путем, а в результате конкретного взаимодействия определенных реальных элементов.

                        Системный подход, исследующий сложную  структуру всей системы Природы,  является фундаментом современной  мировоззренческой парадигмы, содержащей  основные принципы построения  научной картины мира: системность – динамизм (глобальный эволюционизм) – самоорганизация, которые отражают  фундаментальные законы существования и развития мира.

2. Концепция  самоорганизации в природе и  принципы универсального эволюционизма.

                          Существующая Вселенная представляет собой,  не просто, сверхсложную мегасистему, но и глобальный эволюционный процесс, начало которому, было положено Большим Взрывом, что отражается такими фундаментальными принципами, как динамизм, самоорганизация, глобальный эволюционизм. Принцип динамизма требует рассматривать существование Вселенной и всех без исключения ее подсистем и элементов только в развитии. Принцип глобального эволюционизма определяет изменение единой целостной Вселенной как такой общий процесс, в котором любой конкретный процесс отдельный её подсистемы является следствием и, одновременно, составной частью  всеобщего эволюционного процесса. Принцип самоорганизации раскрывает единый алгоритм эволюции, управляющий процессами изменения всех элементов иерархической системы Вселенной.

                        Самоорганизация выражает имманентную  способность материи к развитию  через самоусложнение и повышение  упорядоченности своих структур. Определяющим моментом самоорганизации  является вероятностный скачкообразный переход конкретной системы состояния с более высоким уровнем её порядка. Общий механизм и алгоритм такого скачка не зависит от качественной природы самоорганизующихся систем. Он сопровождается нарушением первоначальной симметрии, проходя через неустойчивое, хаотичное её состояние.

                         Эти принципы современной науки,  отражающие общие законы и  алгоритм глобальной эволюции, определяют  исторический характер научной  картины мира, которая поэтому  не может быть никогда завершенной. Развивающейся Вселенной соответствует развивающаяся научная картина мира и бесконечный процесс познания. Кроме того, с развитием человеческого общества изменяется отношение человека к миру, равно как и понимание своего места (или предназначения?) в нем.

                           Принцип глобального эволюционизма,  возникший в биологии, неумолимо  проник в физику, химию, космологию  и социальные науки, став их  важным движущим фактором. Принципы  самоорганизации материи,  сконцентрированные  в синергетике, раскрыли механизм эволюции в природе, поскольку, именно парадигма самоорганизации раскрывает неизбежное взаимодействие открытой системы с окружающей её средой, как условие развития любых динамических систем. От теории  самоорганизации, объяснившей сущность многих эволюционных процессов в живой и неживой природе, ожидают   разрешения важнейшей загадки бытия – возникновение жизни, значение которого невозможно переоценить. Это могло бы  положить начало новой революции в мировоззрении. Учение о диссипативных неравновесных системах может раскрыть механизмы эволюции в биологических,  общественных и культурных структурах, ведь социальная эволюция, как и эволюция природная, возникает в результате взаимодействия с окружающей средой.

                          Все современные естественные науки опираются на принципы глобального эволюционизма и самоорганизации. Активно развивается молодая междисциплинарная наука – синергетика. На базе этих достижений формируется перспективная научная программа исследований в области  универсального эволюционизма, которая включает в себя:

• разработку единого эволюционного подхода и общих теоретических положений об условиях и механизмах эволюции природных и общественных систем;
• применение полученных результатов для решения актуальных проблем современной цивилизации;     

В число основных теоретических  принципов универсального эволюционизма  входят следующие:

• Вселенная  может существовать не просто в движении, но только в развитии;
• эволюция Вселенной определяется внутренними, объективными факторами её самоорганизации, которые принципиально познаваемы;
• механизм отбора возможных состояний динамических систем действует на всех уровнях движения материи – от физического до социального;
• все процессы во Вселенной происходят в условиях частичной неопределенности и под влиянием случайных факторов;
• процесс эволюции систем включает случайные флуктуации и точки бифуркации. Поэтому, настоящее и будущее систем зависит от прошлого, но им не определяются;
• сложные диссипативные структуры можно рассматривать как устойчивый самоподдерживающийся процесс;
• в природе  преобладают надежные системы из ненадежных элементов. Так, любой организм непрерывно обновляется в процессах ассимиляции и диссимиляции;
• самоорганизующиеся системы постоянно изменяют окружающую среду, порождая новые законы природы и механизмы эволюции;