(Конспект главы 9 книги Фритьофа Капры «Поворотный пункт», Фламинго, 1982)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМ
Новое видение реальности – осознание взаимозависимости всех явлений: физических, биологических, психологических, социальных и культурных.
Оно превосходит существующие дисциплинарные и концептуальные границы.
Системный подход – создание теорий и моделей, взаимодополняющих друг друга и превосходящих традиционные дисциплины.
Большая часть современной биологии и медицины придерживается механистического взгляда на жизнь и сводит все живые организмы к хорошо организованным клеточным и молекулярным механизмам.
И хотя в определенной степени организмы действительно ведут себя как машины (мышцы, суставы, циркуляция крови и т.п.), это не означает, что они – машины. Биологические механизмы – частный случай более сложной организации.
Клеточные и молекулярные механизмы важны, но еще важнее оказываются принципы системной биологии.
Системный подход означает преобладание отношений и интеграционных принципов.
Системы – это интегрированные целые, свойства которых не сводятся к свойствам отдельных частей.
Вместо «строительных блоков–кирпичиков» – принципы организации.
Каждый организм в природе – от мельчайших бактерий до растений, от животных до людей, - это интегрированное целое. Клетки – это системы. Различные органы в человеческом организме – системы. Человеческий мозг – пример особо сложной системы. Системы не сводятся к отдельным организмам или их частям.
Аналогичные принципы полноты проявляют социальные системы - например, муравейник, улей, человеческая семья или экосистема, состоящая из множества организмов и окружающей среды в их взаимодействии.
В заповедниках охраняются не отдельные виды, а сложная паутина взаимоотношений.
СВОЙСТВА СИСТЕМ
Свойства природных систем определяются из взаимодействий и взаимозависимости их частей.
Системные свойства разрушаются, если системы рассекаются, физически или мысленно, на изолированные части, т.е. свойства системы не равны сумме свойств ее отдельных частей.
Другим важным свойством системы является присущая ей динамическая природа.
Ее формы не жесткие; система обладает гибкой структурой, придающей ей устойчивость.
Признаки упорядоченности, проявляемые в ряде подструктур – всего лишь видимость регулярности внутренних динамических процессов.
Системное мышление – это мышление в терминах процессов. Форма связывается с процессом, взаимоотношением и взаимодействием. Противоположности соединяются посредством циклов.
«Машинные» операции имеют вторичную и более специфическую роль. Редукционистский принцип может быть полезен, но он опасен, когда дает «полное объяснение».
Редукционизм (от лат reductio - понижение) – холизм (полнота);
Анализ – синтез
- дополняющие друг друга принципы.
РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ МАШИНОЙ И ОРГАНИЗМОМ
Современные кибернетические машины проявляют некоторые свойства организмов, поэтому их различие может быть довольно тонким.
Первое очевидное отличие - машины создаются, а организмы – растут.
Клетки могут быть поняты только в терминах процессов, отражающих их динамическую организацию. Органическая структура определяется процессом.
Напротив, поведение машин определяется их структурой.
Машины создаются с определенным набором частей по определенному алгоритму.
Организмы, с другой стороны, демонстрируют высокую степень внутренней свободы и пластичности. Размеры их компонент могут изменяться в определенных пределах.
Отношения между частями в организме имеют нежесткий характер. Именно эта гибкость позволяет живым организмам приспосабливаться к новым ситуациям.
Машины работают согласно линейной схеме причинной связи (т.е. детерминированы). Когда машины ломаются, причина может быть установлена.
Напротив, организмы направляются циклическими схемами движения информации и энергии, известными как обратные связи.
Если живая система разрушается, то разрушаются множественные связи и сложно установить причину.
Трудно установить единственную причину болезни.
Это также указывает на ложность генетического детерминизма. Системный подход показывает, что функционирование организма определяется не только генами (как колесиками в часах), представляющими собой части более сложной системной организации.
Внутренняя гибкость и пластичность дают ряд особых свойств организму – и являются следствием динамического принципа – принципа самоорганизации.
Живые организмы – самоорганизующиеся системы (в отличие от машин). Это значит, что порядок в системе и ее функция не налагаются окружающей средой, но устанавливаются самой системой.
Самоорганизующаяся система проявляет автономию. Чем сложнее система, тем большую автономию она проявляет.
Система не изолирована от окружающей среды, напротив, с ней взаимодействует, но среда не определяет ее организацию.
Два основных принципа само-организации:
1) Самообновление – способность системы постоянно обновляться и перерабатывать свои компоненты (поддерживая в то же время целостность системы)
2) Самопреодоление (self-transcendence) - способность творчески превосходить физические и умственные границы в процессе обучения, развития и эволюции.
С точки зрения системного подхода, и детерминизм и свобода – относительны. Система свободна настолько, насколько она автономна от окружающей среды; система зависит от среды через непрерывное взаимодействие с ней.
Относительная автономия организмов обычно растет с ростом сложности и достигает кульминации в человеческих существах.
Эта относительность [свободы и зависимости] хорошо соответствует мистическим традициям, согласно которым превзойти изолированность и стать неотделимым от космоса можно только отбросив понятие «эго». Как только происходит мистическое слияние с космосом, понятие свободы теряет смысл.
Если «Я» - это вселенная, то какое может быть влияние извне? Все мои поступки спонтанны и свободны.
С точки зрения мистиков, понятие свободы относительно, ограничено и иллюзорно, как и другие понятия, используемые нами в рациональных попытках описать реальность.
Машины подчиняются второму закону термодинамики (изолированной системе требуется энергия для работы, но необязательно взаимодействие с окружающей средой), т.е. замкнутая система движется от порядка к беспорядку до тех пор, пока не достигнет равновесия (движение и тепло приходят к нулю).
Живые организмы функционируют по-другому. Они – открытые системы, т.е. поддерживают непрерывный обмен энергией и материей с окружающей средой для того, чтобы жить.
Этот обмен (метаболизм), как известно, означает поглощение пищи, расщепление ее для поддержания организма или его развития. Это позволяет системе оставаться в неравновесном состоянии, т.е. всегда «в работе».
Высокая степень неравновесности абсолютно необходима для самоорганизации, т.е. живые организмы – это неравновесные открытые системы, постоянно работающие далеко от точки равновесия.
В то же время, самоорганизующиеся системы имеют высокую степень устойчивости (динамической), т.е. способность поддерживать целостность структуры, несмотря на происходящие изменения и смену компонентов.
По словам биолога Поля Вайса,
«Клетка сохраняет свою идентичность в большой степени за счет непрерывного изменения, перегруппировки и перемалывания своего состава молекул»
То же справедливо и для человека.
Мы заменяем свои клетки в течение нескольких лет, но все же остаемся самими собой.
ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ
Феномен самоорганизации не ограничивается живой материей; т.к. происходит в некоторых неравновесных химических системах (Илья Пригожин).
Диссипативные структуры поддерживают себя разбивая другие структуры в процессе метаболизма, чем создают энтропию-хаос в форме разлагающихся отходов.
Диссипативные химические структуры проявляют динамическую самоорганизацию в простейшем виде – самообновление, адаптацию, эволюцию, и даже примитивные формы «разума».
Единственная причина, почему их не считают живыми – они не воспроизводят клеток.
Эти [химические] структуры – промежуточное звено между живой и неживой материей.
САМООБНОВЛЕНИЕ
Клетки делятся и строят органы, ткани, замещают старые клетки – непрерывно и циклами.
Поджелудочная железа замещает свои клетки каждый 24 ч, эпителий желудка – через 3 дня, белые кровяные тельца – через 10 дней, 98% протеина мозга - менее, чем через 1 месяц.
Весь организм сохраняется несмотря на самообновление и внешние обстоятельства.
Машина – ломается, если ее части не работают по детерминированной схеме.
Организм – работает в изменяющейся среде путем самовосстановления и самолечения.
Эта сила регенерации падает с ростом сложности организма.
Червяки, полипы и морские звезды могут регенерировать себя почти целиком;
Ящерицы, саламандры, крабы и многие насекомые обновляют потерянные органы и части тела;
Высшие животные – обновляют ткани и залечивают раны.
Сложные организмы стареют.
Для выживания сложные организмы прибегают к сверх-обновлению. Вместо того, чтобы замещать отдельный орган, они замещают весь организм. Это, конечно, происходит путем деторождения (размножения), характерного для всей жизни.
Все живые организмы можно описать в терминах взаимозависимых переменных, изменяющихся в широких диапазонах. Это состояние - гомеостаз – динамическое равновесие за счет большой гибкости, т.е. система имеет множество вариантов взаимодействия с окружающей средой.
При возмущениях организм стремится возвратиться к начальному состоянию путем адаптации к окружающей среде. Вступают в силу обратные связи, уменьшающие отклонения - температура тела, давление и другие параметры остаются неизменными даже при резких изменениях окружающей среды.
Обратные связи играют значительную роль в процессе развития и эволюции.
АДАПТАЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ И СОЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
1) Стресс – достижение одним или несколькими параметрами максимально возможных значений, что не позволяет системе приспосабливаться к дальнейшему стрессу.
2) Если стресс продолжается, организм переходит к дальнейшему этапу адаптаций – физиологическим изменениям (соматическим изменениям, акклиматизации, наркотикам)
3) Третий вид адаптации – адаптация видов в процессе эволюции.
4) Мутационные изменения генотипа путем необратимого сдвига диапазона, в котором работают параметры организма (наиболее экономичным образом) для восстановления гибкости, потерянной в результате изменений среды.
Открытость живых организмов
Живые организмы поддерживают жизнь путем взаимодействия с окружающей средой, которая тоже состоит из организмов. Таким образом, вся планетарная экосистема – это динамическая и высокоинтегрированная паутина живых и неживых форм.
Хотя все живые организмы проявляют индивидуальность и относительную автономность, границы между организмом и окружающей средой трудно установить.
Некоторые организмы живут только в определенной среде.
Другие принадлежат к более крупной экосистеме, третьи кооперируют для создания новых экосистем.
Вирусы – наиболее интригующие создания, находящиеся на границе живой и неживой материи, они лишь частично самоподдерживают жизнь, они не могут функционировать вне клетки, имеют наиболее простую структуру – состоят из кислот DNA или RNA – химических соединений, проявляющих сложную организацию молекул – протеины и клеточные кислоты. Ядро кислоты – макромолекулы, несущие информацию о размножении и синтезе протеина.
Проникая в клетку, вирус использует биохимический механизм клетки для создания новых частей по кодам DNA и RNА. Он не имеет метаболической функции. Размножение вирусов ведет к разрушению клетки. Проникая в клетку вирус самоорганизуется, но его целью не является устойчивость или выживание клетки-вируса, а производство новых вирусов. Вирус представляет собой исключение из живых организмов.
Большинство организмов гармонично интегрируется в окружающую среду и изменяют ее так, чтобы экосистема поддерживалась как можно дольше. Например, кораллы поддерживаются бактериями, растениями и многоклеточными животными.
КООРДИНАЦИЯ СОЦИАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
Т.н. социальные насекомые координируют свои действия так, что вся система напоминает один организм.
Пчелы и муравьи не могут существовать по одиночке, но работают вместе как клетки одного организма с коллективным сознанием. Их способность к адаптации превосходит способность индивидуальных членов.
Симбиоз – взаимное обогащение партнеров, животных, растений, микроорганизмов
Бактерии + организмы
Почвенные бактерии + растения
Чем больше изучаешь живые организмы, тем более очевидным становится стремление к ассоциациям, установлению связей, жизни одного в другом и кооперации.
В уравновешенной системе животные и растения живут в комбинации конкуренции и взаимной зависимости.
Каждый вид может начать быстро размножаться, но контролируется взаимными отношениями с другими видами и окружающей средой.
Конкуренция присутствует, но только в более общем контексте кооперации.
Социальный дарвинизм дал толчок к легализации эксплуатации и техническому давлению на окружающую среду.
Чрезмерная агрессивная конкуренция и разрушительное поведение присущи только человеческому виду.
В.Постников