Феномен человека на фоне универсальной эволюции

Глава IV Фундаментальная сущность эволюции

Эволюционный принцип минимакса

4.3.5. Устойчивое равновесие/неравновесие реальных систем

Справедливость в околоравновесной (линейной) области вариационного принципа минимального производства энтропии согласуется с тем хорошо известным фактом, что реальные системы во многих случаях либо находятся в устойчивом (стабильном) состоянии, либо стремятся к нему. Оно и понятно — если бы однажды возникшие структуры не стремились сохранить себя в «первозданном» виде, то мир потерял бы форму, стал «бесструктурным» («бессистемным»). Стремясь осмыслить стремление реальных систем к устойчивому равновесию, теория породила не только принцип минимального производства энтропии, но и другие теоретические конструкты -равновесное и стационарное состояния, динамическое равновесие, гомеостаз, принцип Ле-Шателье, теорию устойчивых динамических систем и т.д.

Однако это только половина правды. Другая ее половина состоит в том — и этот факт носит не менее фундаментальный характер, — что реальные системы стремятся «выпрыгнуть» за пределы сложившегося равновесия, с тем чтобы образовывать все новые и новые структуры. И это тоже понятно — наблюдаемый мир, как мы знаем, развивается (эволюционирует), а делать это он может только через развитие составляющих его систем, т. е. через их уход от равновесия со средой. Эволюция состоит в последовательном переходе к устойчивым состояниям (структурам), реализующим все более высокую интенсивность метаболизмов.

Одним из первых факт ухода реальных (конкретно — живых) систем от равновесия осознал Э. С. Бауэр, сформулировавший принцип устойчивого неравновесия: «Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях» [Бауэр, 1935. С. 43].

Н. А. Бернштейн сформулировал идею противодействия живых систем равновесию как принцип активности организмов: «Ни одна из систем, живых или мертвых, подчиненных второму закону термодинамики, не могла бы ни двигаться, ни изменяться и еще менее приспособительно изменяться (в чем и состоит весь жизненный процесс живых систем), если бы не перманентное нарушение равновесия, которое живая система организма непрерывно стремится активно минимизировать, никогда, однако, пожизненно не достигая обращения этого нарушения в нуль. Равновесие для живой системы равнозначно смерти» [Бернштейн, 1990. С. 421]. «Жизнедеятельность каждого организма есть не уравновешивание его со средой и с падающим на него с ее стороны потоком стимулирующих воздействий (как думали И. П. Павлов и его последователи), а активное преодоление среды, определяемое... моделью потребного ему будущего» [Там же. С.456]. «Существенное отличие живых систем от систем неживой природы в том, что в первых при неукоснительном подчинении второму закону по общему итогу всех термодинамических процессов в организме имеет место его преодоление в смысле увеличения негэнтропии во всех проявлениях активного поведения и структурирования... Живые системы непрерывно сами создают условия нарушенного равновесия» [Там же. С. 421-422].

Полагая неравновесность прерогативой живых организмов, Бауэр и Бернштейн, конечно же, ошибались — это же свойство присуще и неорганическим системам, иначе неорганический мир не эволюционировал бы.

В последние десятилетия стремление реальных систем уйти от равновесия со средой является предметом внимания теории самоорганизации (см. разд. 5.2.2), теории диссипативных структур (см. разд. 5.2.2) и синергетики (см. разд. 3.2.5, 5.2.2).

Долгое время эти две тенденции наблюдаемого мира (к устойчивому равновесию и к уходу от него) обсуждались порознь, так что одни авторы (скажем, Спенсер), приписывали живому стремление к устойчивому равновесию со средой, а другие (скажем, Бауэр) — стремление к устойчивому неравновесию с ней. Сегодня приходит понимание того, что эти две тенденции сосуществуют и взаимодействуют. Более того, предпринимаются попытки увязать эти две тенденции в некоем едином принципе. Приведем формулировку А. П. Назаре-тяна: «Существо неравновесной точки зрения удобно изложить, сопоставив ее с постулатом, в котором концентрированно воплощен традиционный взгляд, восходящий к концепции Спенсера... и еще далее — к философии Спинозы, и который Г.А. Голицин сформулировал как „принцип наименьшего принуждения". Имея в виду принятое в теоретической механике определение связей через „принуждения", автор постулировал стремление любой физической системы (живой или неживой) к их минимизации: „ ...действительное состояние есть состояние наименьшего принуждения, или наиболее свободное из возможных состояний"... Ограничившись принципом минимума, логично ожидать, что система станет освобождаться от всех существующих связей (принуждений), превратится таким образом в „несопротивляющуюся субстанцию" и выпадет из совокупного взаимодействия. Чтобы понять, почему этого не происходит в действительности, предложенный Голициным принцип необходимо дополнить указанием на то, что система всегда сохраняет максимум возможных принуждений, подвергая тем самым — и это крайне существенно — максимальному принуждению все прочие системы, с которыми она находится во взаимодействии. [Назаретян, 1991. С. 54].

Чуть далее у Назаретяна появляется и термин минымакс: «...неустойчивое равновесие каждый раз достигается ценой более или менее существенного нарушения предыдущего состояния всех участвующих во взаимодействии систем. Поэтому... уместнее говорить не о минимуме, но о минимаксе: каждая взаимодействующая система как бы стремится выделиться из среды, вырваться из плена равновесия за счет подавления аналогичных стремлений конкурентов, а результирующее состояние как фрагмент мировой гармонии всегда представляет собой некоторый подвижный „компромисс принуждений", „седловую точку" в беспрерывной игре природы» [Там же. С. 55].

В принципе минимакса Назаретяна, как видим, существенна дихотомия система/среда: максимизируя свое воздействие на среду, полагает он, система минимизирует воздействие среды на себя. На наш взгляд, однако, дихотомия система/среда не играет здесь принципиальной роли, постольку принципы минимального и максимального производства энтропии — в силу локальных их формулировок — должны быть справедливы в каждом макроскопическом фрагменте наблюдаемого мира. Именно таков сформулированный в разд. 4.3.3-4 принцип минимакса, который может быть истолкован следующим образом: стабилизация систем обеспечивает минимизацию энергообменов (энерготрат), не ведущих к дальнейшим энергообменам, а уход от стабильности — максимизацию энергообменов (энерготрат), ведущих к последующим энергообменам (см. также разд. 4.5.4).

Упомянутый выше в настоящем разделе принцип Ле-Шателье может быть осмыслен как минимизирующая сторона принципа минимакса. Согласно этому принципу (Ле-Шателье), система стремится минимизировать воздействие на себя среды. При этом реализуется так называемая балансовая схема, когда система находится в динамическом равновесии со средой. Случайное воздействие на данную систему в большинстве случаев носит непрогрессивный характер, т. е. не ведет в будущем к интенсификации метаболизмов, почему она (система) и гасит это воздействие. Однако изредка, когда складывается удачное сочетание взаимодействий (см. разд. 4.4.1), внешнее или внутреннее воздействие изменяет систему в прогрессивном направлении, обещая в будущем более интенсивные метаболизмы, и такое изменение имеет уже гораздо больше шансов на выживание, вопреки принципу Ле-Шателье. Означая уход от менее интенсивного уровня метаболизмов к более интенсивному, связанному с перестройкой системы, эволюционные изменения отрицают балансовую схему.