А не замахнуться ли нам, читатель, на теорию наших, понимаете, систем? Думаю, немногие из тех, кто слыхал о «бифуркации диссипативных структур», понимают, насколько все это просто. Давно пора развеять иллюзии и пугающие мифы вокруг этой темы.
Куда ни сунься с запросом «теория систем», получаешь – если не академическую латынь, то формулы физической кинетики. А нет чтобы объяснить человеку на примере!.. Не так все просто, читатель. Научно-популярная эссеистика живет на ярких, выразительных примерах, но они приходят на ум не по желанию автора, а когда хотят… Тема настоящего эссе явилась автору после обсуждений на страницах публикации Владимира Данилова «Экваториальные течения»:
http://www.proza.ru/2016/06/07/1321
Область знаний (геофизика) для нас значения не имеет: теория систем изучает все на свете; поскольку все на свете – система. Так было всегда, но поняли мы это только сейчас. «Системное мышление» называется.
Можно (и нужно) ознакомиться с публикацией В. Данилова и сопутствующим ей обсуждением; и по ссылке, и с другими. Но подробности я намеренно опускаю. Для ТС важна только самая суть, которую я изложу «на пальцах», в одном предложении. «Центробежная сила вращения Земли смещает водные массы океанов к экватору, а притяжение Луны направляет течение этих масс вдоль экватора по ходу видимого движения спутника (то есть – на запад)».
Здесь школьный курс физики и географии, хорошо известные читателю факты, создают простую и изящную модель. Факт первый: центробежная сила двигает шалуна к краю карусели – подальше от оси вращения. По той же причине воды океанов смещаются к экватору. В результате, уровень воды там должен быть намного выше, чем вблизи плюсов. С точки зрения механики, давление приподнятой воды уравновешено центробежной силой вращения Земли; но с для теории систем («диссипативных структур», конкретно говоря) оказывается важным, что это равновесие неустойчиво. Гора воды готова обрушиться от любого толчка. Обрушиться – куда? Назад к полюсам – физика не пускает; остается только направление вдоль экватора. Но, опять же, куда – направо или налево? на восток или на запад?
Подержим эту гору воды еще немного на весу, чтобы заняться переводом мертвой латыни на живой человеческий язык. В пригожинской теории такое двусмысленное, – я бы сказал, буриданово – положение называется «точкой бифуркации». Из неустойчивого равновесия система перейдет в устойчивое – но это будет новая устойчивость новой, в сущности, системы. В данном случае – динамическая устойчивость постоянного океанского течения; и к старой устойчивости покоя в средних широтах возврата не будет. Аналогичным образом ведут себя: вещество при фазовых переходах (твердое, жидкое газообразное) и в химических реакциях (кислота или соль?), народы во время революций, Агафья Тихоновна накануне замужества… Примеры умножайте сами, читатель.
«Точка бифуркации» как состояние характеризуется нарастающей неустойчивостью, которая неизбежно разрешится (революционным) переходом к качественно новому устойчивому состоянию; а также высокой степенью «буридановой» неопределенности. Именно эта неопределенность в выборе дальнейшего направления и заставляет систему медлить – а то бы она уже давно скатилась с горки. К точке бифуркации ее подводит некая причина («фактор равновесия»), определившая ранее эволюционное (количественное) развитие системы. В данном геофизическом случае это центробежная сила вращения Земли: создавая и повышая равновесие в одном направлении, она создает неустойчивость в другом – так, что малейшего дуновения в ту или иную сторону достаточно для фазового перехода (собственно, «бифуркации»).
Второй фактор («условие бифуркации») отвечает за выбор дальнейшего направления; он поддается обнаружению плохо – из-за своей малости. В данном случае это влияние Луны. Из того же школьного курса нам известен факт воздействия естественного спутника на уровень океана (приливы и отливы). В результате такого же воздействия вода сдвигается с места и течет по видимому направлению движения Луны – то есть, против осевого вращения Земли. Вода просто «стекает сама с себя» по направлению к суше, где ее уровень неизбежно понижается (суша – «краевое условие», определившее неустойчивость системы), а дальше, разделившись, течет вдоль береговой линии, на север или юг – уж какие там будут «условия бифуркации».
Проиллюстрируем этот момент более обширной аналогией. История не знает сослагательного наклонения? Как сказать… Российская и Австро-Венгерская империи перед Первой мировой находились в достаточно сходных условиях – как показало течение войны и послевоенных революций. Но дальнейшая судьба двух этносов была существенно различна, можно сказать, альтернативна. Сказанное означает, что каждая из них имела в своем распоряжении обе альтернативы, и различие выбора определилось (разумеется, не чьей-то злой или доброй волей, а) различными «условиями бифуркации», конкретно определить которые затруднительно (хотя и можно) из-за их малости в сравнении с масштабами сходства.
В физике подобный феномен называют «спонтанным нарушением симметрии». Термин не слишком удачный, что свидетельствует о недопонимании и недоперевыполнении физиками своих служебных обязанностей. «Спонтанность» предполагает случайность и одномоментность. Да, с точки зрения механики, достаточно одного малого толчка в любом направлении, чтобы шарик скатился с горки. Но гидродинамика требует, чтобы воды океана подталкивались на запад некоторое продолжительное время, пока не образуются встречные (на восток) потоки в приполярных широтах, которые восполнят дебет воды на востоке экваториальной дуги. Проще говоря – пока течение не закольцуется.
После выхода из «точки бифуркации» образуется совершенно новая система и совершенно новое равновесие, более… динамичное (если говорить о прогрессе, а не о деградации). Динамическое равновесие – которое обычно называют «стабильностью» – означает, что система воспроизводит себя, поддерживает свою структуру. Любая стабильность предполагает такие вот кольцевые движения, которые в системном анализе называют «гиперциклами»: круговорот воды в природе, товарно-денежный обмен в экономике, коррупция в политике («ты мне – я тебе»), генетическое воспроизводство популяции, метаболизм живого организма, хранение информации в доменах человеческой памяти, интеллектуальные процессы в OS компьютера… Все это залог, и причина, и фактор стабильности соответствующих систем.
Но это еще далеко не все. Кроме механики и гидродинамики в школьном курсе имеется, к сожалению, еще и термодинамика. Она требует, чтобы оба фактора, породившие новую систему, воздействовали на нее всегда. Потому она и называется «диссипативной», что подвержена размыванию, распаду, изнашиванию, растворению в окружающей среде. Из-за Второго начала термодинамики никакая система не способна сохранять себя свеженькой и неизменной. Кто не идет вперед, тот идет назад.
…И тут самое время вспомнить о втором признаке «спонтанности». Разве можно считать системообразующий фактор случайным? «Условия бифуркации» были случайными, не приводящими ни к каким существенным последствиям факторами до наступления самой бифуркации. После рождения новой системы (в данном случае – океанского течения) случайность стала постоянно действующей закономерной причиной. Вот так и рождаются законы природы, вот так они и познаются – по мере развития самой природы.
Владимир Данилов может не волноваться: Луна никуда не улетит и будет постоянно поддерживать «самовоспроизводство» и «самоорганизацию» экваториальных течений, критически необходимых для стабильного климата на Земле. Широкий зритель тоже может спать спокойно: Гольфстрим не повернет к Югу, это все злопыхательские фантазии Голливуда. Но мы-то с вами говорим о системах вообще? А это, как было сказано, вообще все на свете.
Что было, что будет, чем сердце успокоится?
В том-то и состоит коварство Пригожина – а более того А. Богданова и Л. фон Берталанфи, – что постоянно действующие внешние условия не просто поддерживают равновесие системы, но и укрепляют, совершенствуют ее – медленно, но верно. Она становится все благополучнее, все стабильнее и стабильнее, пока, наконец, не достигает… полной неустойчивости. Потому что эта стабильность пробудила к жизни и действию новые перпендикулярные природные закономерности, которые раньше казались случайностями. Новая система еще не рождена этими новеллами, но старая уже подошла к своей точке – вот она.
2018
Дополнение для тех, кому интересно: «Верблюжье седло».
Прекрасной иллюстрацией двухфакторных процессов может служить движение шарика по поверхности, которую образно называют «верблюжье седло» (гиперболический параболоид). Пока хватает инерции, шарик бегает туда-сюда по донышку параболы. Когда под действием трения он останавливается, он скатывается по гиперболе в направлении, перпендикулярном первоначальному движению. Здесь тоже причиной неустойчивости является достижение полной стабильности. Пока шарик движется, сказывается гироскопический «эффект велосипеда», который мешает ему уклоняться в сторону. После остановки на донышке параболы (стабильность в одном направлении), он оказывается на вершине гиперболы (неустойчивость в перпендикулярном направлении).