Постнеклассическая наука: особенности и перспективы

Обычно новый постнеклассический этап развития науки начинают с 1970-х годов, однако революционные изменения в понимании мира накапливались уже с конца 1950-х. Эти изменения связаны, прежде всего, с дальнейшим развитием эволюционизма и историзма. В науке второй половины XX века формируются такие, например, направления как эволюционная химия и эволюционная физика, а разработка в рамках этих дисциплин концепций самоорганизации материи в неравновесных системах является по сути вхождением принципа историзма в естественнонаучное знание.

Предвестием качественно новой научной парадигмы стало зарождение кибернетики как принципиально новой науки. Слово кибернетика впервые было употреблено в середине XIX века для обозначения искусства управления государством, но современной значение оно приобрело после выхода книги Норберта Винера (1894-1964) «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине» (1948). Первым явлением, на которое в ней обращается внимание, – это эффект обратной связи, когда воздействие некой системы на окружающую среду вызывает в ней такие изменения, которые воздействуют на эту систему и корректируют её действие на среду. Главным направлением кибернетических исследований стало моделирование умственной и в особенности управленческой (в широком смысле слова) деятельности. Таким образом, любые управляемые системы являются объектом изучения кибернетики: автоматические регуляторы в технике, начиная с механических, компьютер, человеческий мозг, биологические популяции, хозяйственная система общества и т.д. В рамках кибернетики получило развитие понятие информации и начало изучаться информационное взаимодействие систем.

Для постнеклассической науки характерна междисциплинарность и исследования «на стыке» различных наук. Физика продолжает играть ведущую роль в исследованиях природы, в том числе через синтез с другими науками: появляются такие «пограничные» науки как биофизика, астрофизика, геофизика и т.д. Успехи теоретической физики отражаются и в стремительном развитии технологий, которые в свою очередь открывают новые горизонты исследований.

В 1960-е годы происходит становление эволюционной химии, толчком к развитию которой стало открытие явления самосовершенствования катализаторов в ходе химических реакций и, как следствие, разработка теории саморазвития открытых каталитических систем. В 1980-е годы начались исследования «супрамолекулярной самоорганизации» в системах высокомолекулярных соединений. Речь идёт о спонтанно возникающей связи двух и более высокомолекулярных компонентов, что приводит к образованию супермолекулы, то есть химической системы более сложной, чем молекулы, соединённые традиционной химической (ковалентной) связью. Наиболее ярким примером самосборки является самосборка молекул нуклеиновых кислот и матричный синтез белков в живой клетке. Современная химия, используя те же принципы, на которых построена биохимия живых организмов, приходит к теории и практике управления химическими процессами, и не просто к моделированию, но и к прямому воспроизводству в промышленных условиях тех химических процессов, которые лежат в основе физиологии живых организмов.

Упомянутая только что биохимия является одним из главных направлений развития современного биологического знания. Огромные успехи были достигнуты в исследованиях внутренних механизмов жизнедеятельности клетки. Когда это понятие вводилось в XIX веке, то подразумевалось, что клетка – это просто окружённый мембраной сгусток живого вещества, что никакой внутренней структуры она не содержит, что это просто «общий знаменатель» всего живого, наподобие кирпичика в стене или клетки в тетради. Современная цитология открыла в клетке целый мир, по сложности внутренней организации, сравнимый даже не с промышленным предприятием, а с городом. Внутри этой системы происходит перенос энергии, обмен информацией, клетка избирательно пропускает внутрь себя вещества и производит сложные биохимические преобразования. Но, конечно, самые сложные процессы связаны с механизмом деления клетки и осуществлением передачи наследственной информации.

В эволюционной биологии во второй половине XX века произошел синтез дарвиновской концепции естественного отбора с генетикой и экологией, начались исследования процессов изменчивости и наследования на внутриклеточном и молекулярном уровне. Материалом для этих исследований стали в том числе белки (ДНК, прежде всего), выделенные из ископаемых останков вымерших организмов. Это позволило гораздо глубже понять историю жизни на нашей планете. На основе достижений биологии возникло ещё одно новое направление научных исследований и передовых технологий – генетическая инженерия: целенаправленное конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов. Достижения генетической инженерии открывают новые пути для решения многих проблем медицины, сельского хозяйства и биотехнологии.

Важным направлением развития научных исследований в постнеклассической парадигме является синергетика. Автором этого термина является немецкий физик-теоретик Герман Хакен (р. 1927), опубликовавший в 1969 году книгу «Синергетика». Буквально с греческого «синергия» означает «содействие, соучастие», и Хакен имел в виду изучение сложных процессов, в которых не только невозможно выделить одну действующую причину, но и даже комплексом причин прямо невозможно объяснить их протекание. В этих нелинейных процессах происходит взаимное изменение самих причин, присутствует элемент неопределённости и непредсказуемости. В отличие от классической науки и даже от квантово-полевой картины мира здесь речь идёт о системах, находящихся в неустойчивом состоянии, о новом уровне понимания второго начала термодинамики, утверждающего необратимость процессов. Возможности самоорганизации систем осмысляется через понятие флуктуаций (крайне незначительные случайные воздействия и отклонения) в точках бифуркаций (узловых моментах эволюции системы, когда её линейное развитие претерпевает кризис, когда она переходит в крайне неравновесное состояние). При этом не все формально возможные пути эволюции системы равновероятны: система тяготеет к определённым тенденциям своего развития, к определённым своим аттракторам (конечным состояниям, которые, тем не менее, не являются заранее заданной целью).

Таким образом, синергетика кардинальным образом переопределяет традиционное понятие о причинности, выводя процесс развития за рамки классического детерминизма. Здесь выясняется, что «полностью детерминированная, с точки зрения традиционных представлений, система, тем не менее, порождает индетерминированный, хаотический процесс».[1]

 

[1] Курдюмов С. П. Интервью // Вопросы философии. – 1991. № 6. – С. 54.

Далее: Общие тенденции развития науки: вместо заключения