Организация

Возникновение и изменение организации

Рассмотрим вопрос о том, как возникает организация, то есть устойчивое стабильное объединение элементов в целое, определяющее появление и сохранение во времени новых качеств как живых, так и неживых систем. Как, казалось бы, вопреки законам термодинамики может происходить изменение систем, приводящее к локальному уменьшению энтропии?

Общий ответ на этот вопрос прост: случайно - на основе фундаментальных свойств материи, начального "толчка" и случайного объединения в организованную систему взаимодействующих объектов. При этом, конечно, конкретные составляющие случайного в целом процесса могут иметь свою специфику. Случайность не отрицает причинность и физическую материальную основу происходящих в природе явлений.

Мы часто не знаем, как в природе (в мире) возникают свойства объединяющихся в целое элементов, например, как возникают свойства объединяющихся в атом ядер, электронов и субатомных элементов. Мы не знаем, как возникают свойства элементарных физических частиц, вернее, частиц, которые мы называем элементарными. Мы не знаем, почему и как в природе возникли такие фундаментальные свойства материи, как внутриатомные взаимодействия, электричество, магнетизм, электромагнитное поле, гравитация и многое другое, лежащее в основе организации систем. Мы не имеем представления о том, что лежит в основе общей организации наблюдаемой нами Вселенной, тем более в основе организации недоступной нашему наблюдению части мира. У нас нет достаточных знаний о фундаментальных свойствах материи и нет целостной картины мира.

Естественно предположить, что в основе всего лежат какие-то фундаментальные свойства материи неизвестного нам глубинного уровня, а также упорядочивающее, управляющее и организующее начало, определяющее как производные происхождение и все физические свойства любых объектов и законы их взаимодействия.

Эти "исходные", или "главные", законы могут иметь и какое-то другое название, например, даже Бог. Но, конечно, не "заинтересованный Бог" из какой-либо существующей религии, отвечающий за жизнь и судьбу каждого конкретного живущего на Земле человека, а Бог как условное название чего-то, задающего общую организацию и общие процессы управления в бесконечном мире.

Мы уже говорили о том, что это управляющее и организующее начало, оставаясь физическим и рациональным, возможно, выходит за рамки существующих, а может быть, и за рамки возможных представлений человека о физических свойствах мира и, таким образом, может казаться не материальным. Так или иначе, рассуждая о возникновении систем и их организации, мы всегда можем говорить только о фрагментах, относящихся к каким-то уровням организации, и чаще всего не с начала процесса, а только с промежуточной наблюдаемой нами стадии.

Следствием стабильной организации всегда является локальное невозрастание, замедление возрастания или даже локальное уменьшение энтропии. В самом общем виде можно выделить четыре фактора, которые лежат в основе возникновения новой организации, определяющей усложнение или упрощение системы. Эти факторы - проявляющиеся во взаимодействии свойства существующих, объединяющихся в целостную систему элементов, случайные и неслучайные внешние воздействия на уже существующие элементы и системы, случайный процесс и отбор. Из этого следует, что возникновение и изменение организации, в том числе и приводящее к уменьшению энтропии, может происходить только в открытых системах, что не противоречит законам термодинамики.

Отбор при возникновении и сохранении организации в пассивных (неживых) системах происходит пассивно. Использование понятий "отбор", "выбор", "запоминание", "цель" или "цель существования" применительно к пассивным системам не выглядит естественным. Поэтому я полагаю, что при таком использовании этих понятий нужно сохранять кавычки. (Во многих современных работах это не делается.)

"Отбор" при возникновении и сохранении организации в пассивных системах выполняют окружающая среда и время. Вспомним уже приводившийся тезис Спинозы: основной закон вещей - стремиться к максимально долгому существованию. Можно сказать, что "цель" организации пассивной системы - сохранение во времени ее качественной определенности.

Для того чтобы пассивная система изменилась, она должна выйти из относительно устойчивого состояния и перейти в новое относительно устойчивое состояние. Это новое состояние может обладать как большей, так иногда и меньшей энтропией. Пассивная неживая система выходит из относительно устойчивого состояния за счет внешних воздействий. Вероятность такого события тем больше, чем менее устойчива система при данных внешних условиях. Таким образом, изменение, в том числе и усложнение организации, пассивных систем происходит при потере устойчивости.

Итак, процесс изменения и образования новой системы может приблизительно иллюстрироваться следующей схемой: внешнее воздействие - потеря устойчивости - случайный процесс - новое стабильное состояние (новая организация) - "отбор".

Приведем простейший пример. На склоне горы в углублении лежит камень. Состояние системы (камень на склоне горы) стабильно, система обладает какой-то относительной устойчивостью и потенциальной энергией. Организация заключается в существовании физических ограничений, запрещающих скатывание камня вниз по склону.

При внешнем воздействии, достаточном для потери устойчивости, камень может переместиться в другое место на склоне горы, которое может быть в общем случае как ниже, так и выше начального положения. В этом новом положении камень останется, если это положение соответствует локальному минимуму потенциальной энергии, или начнет скатываться вниз.

Скатываясь, камень может случайно попасть в новое углубление и остановиться в новом положении, соответствующем новому локальному минимуму потенциальной энергии, величина которой чаще всего будет меньше, но иногда может быть и больше, чем величина потенциальной энергии системы в начальном состоянии. Стабильность возникшей таким образом новой пассивной статической системы во времени тем больше, чем больше ее относительная устойчивость и чем лучше ее новая организация в смысле сохранения устойчивости во времени.

Понятно, что реальные случаи изменения, разрушения и возникновения новых систем, в особенности динамических, могут быть весьма разнообразны, более сложны и более интересны, чем камень на склоне горы. Например, хотя бы процессы распада и синтеза новых химических элементов, образование планетной системы или образование молекул вещества из атомов разных химических элементов. Для подробного рассмотрения таких процессов в рамках приведенной выше общей схемы возникновения (изменения) организации и детализации таких факторов, как начальное внешнее воздействие, случайный процесс, возникновение стабильного состояния и "отбор", нужно быть профессионалом в соответствующих областях.

Особый интерес в плане основной интересующей нас общей темы представляют процессы возникновения и эволюции живых организмов.

Мы не будем здесь подробно рассматривать очень сложный в своих деталях и не до конца еще определенный процесс возникновения жизни. Приблизительно описывая самый общий уровень процесса, можно сказать, что зарождение жизни произошло при случайном объединении элементов в неравновесную систему, обладающую свободной энергией и свойством самоподдержания неравновесия за счет активного взаимодействия со средой. Это взаимодействие ограничивалось захватом из среды углерода, приемом солнечного света и фотосинтезом неравновесных органических структур. Реализуемый в растениях фотосинтез неравновесных, обладающих свободной энергией органических соединений остается и сейчас необходимым и единственным созидательным фактором существования жизни на Земле. Без фотосинтеза неравновесных, обладающих свободной энергией органических соединений жизнь на Земле существовать не может.

Процесс изменения, в том числе и прогрессивная эволюция живых организмов, может иллюстрироваться следующей схемой: взаимодействие со средой - нарушение процесса поддержания устойчивого неравновесия - случайные изменения, а именно образование зародышевых клеток с новой структурой (мутации) - размножение и наследование свойств (новая организация) - борьба за выживание и естественный отбор.

Так же как и в приведенной выше схеме процесса образования новой пассивной (неживой) системы, процесс эволюции живых организмов начинается со взаимодействия со средой и потери устойчивости (потери устойчивого неравновесия), ведущей к случайным изменениям зародышевых клеток - мутациям. Основная особенность по сравнению с процессом возникновения новой организации в пассивных системах заключается в том, что вместо пассивного "отбора" во времени происходит активный отбор в процессе конкурентной борьбы за ограниченные жизненные ресурсы, т. е. за существование. Другая особенность состоит в том, что появляется этап тиражирования (размножения) и наследования свойств. Еще одна особенность существования и развития живых систем - это синергия, т. е. взаимосодействие на уровне клеток организма, на уровне функциональных подсистем организма и на уровне социума, т. е. объединения живых организмов для коллективной борьбы за выживание.

Приведенная схема эволюции отличается от обычной тем, что процесс изменений, ведущий к возникновению новой организации, происходит не в сильном звене, а, наоборот, в слабом, т. е., так же как и в пассивных системах, процесс начинается с потери устойчивости. В случае живых организмов это выражается в нарушении процесса поддержания устойчивого неравновесия. Мутации в слабом звене приводят не только к возникновению сильных, участвующих в дальнейшей эволюции, приспособленных к среде организмов, но и гораздо чаще - к возникновению слабых, неприспособленных. Слабое, неприспособленное к среде звено иногда становится сильным и приспособленным, но чаще всего становится еще более слабым. Смысл этого - устранение в процессе отбора слабых. Сказанное во многом основывается на выводах, которые содержатся в работе Э.С. Бауэра: "Выживание в борьбе за существование является консервативным, сохраняющим виды фактором. Наоборот, невыживание в борьбе за существование является движущим видообразующим фактором эволюции. Материал для эволюции поставляют не победители, а побежденные".

Итак, подчеркнем еще раз, что спонтанное ненаправленное изменение существующих как неживых, так и живых систем, приводящее к новой устойчивой организации и образованию систем с новыми свойствами, происходит в общих чертах по одной схеме, включающей внешнее воздействие, потерю устойчивости, случайный процесс и отбор. Этот процесс может приводить и к локальному увеличению энтропии, и к локальному ее уменьшению. Для полноты картины нужно упомянуть о том, что кроме спонтанного возникновения и изменения организации систем возможно и широко распространено направленное активное "разумное" создание и разрушение организации систем живыми организмами и в первую очередь человеком. Слово "разумное" здесь взято в кавычки потому, что хотя упомянутые целенаправленные процессы и могут управляться разумом, они не всегда разумны с общечеловеческой точки зрения.

Отталкиваясь от приведенной схемы, со значительной долей допущения и фантазии можно проинтерпретировать и определенные процессы развития Вселенной. В космологии одной из вероятных считается гипотеза пульсирующей Вселенной. В соответствии с этой гипотезой более 15 миллиардов лет назад все вещество Вселенной занимало очень малый объем, имело очень большую плотность и очень высокую температуру. Приблизительно 15-17 миллиардов лет назад произошел Большой взрыв, в результате которого начался "разлет" материи во все стороны от центра взрыва, концентрация отдельных частей материи за счет гравитации в продолжающих разлет галактиках и звездах, синтез в звездах химических элементов в результате термоядерных реакций, возникновение планетных систем, возникновение на некоторых планетах условий для зарождения жизни, появление и развитие жизни, появление "человека разумного", развитие науки, технологии и культуры. Все эти процессы в значительной степени являются случайными. Результат этого процесса в целом - возникновение разных объектов с разной организацией и их "отбор" во времени в случае пассивных систем или активный отбор при эволюции живых организмов и развитии цивилизации.

В соответствии с теорией пульсирующей Вселенной разлет галактик будет продолжаться еще миллиарды лет, после чего начнется сжатие и возврат к начальному состоянию со сверхплотной материей и сверхвысокой температурой. После этого снова произойдет Большой взрыв, и случайный процесс возникновения различной организации и различных систем, в том числе и развития жизни, повторится, и т. д.

Теория пульсирующей Вселенной не является единственной в космологии. Вне зависимости от того, будут ли повторные Большие взрывы, в разлетающихся галактиках происходят, по-видимому, примерно одинаковые случайные процессы, сводящиеся к возникновению относительно устойчивых объектов с различной организацией.

Имеется ли какой-то смысл во всем этом, и если имеется, то в чем он заключается, неизвестно. Хотелось бы думать, что имеется, однако возможно, что этот смысл для человека непостижим.

Тем не менее ничто не запрещает делать любые, в том числе и самые фантастические, к сожалению, непроверяемые предположения. Представление о пульсирующей Вселенной вызывает у меня очень отдаленную ассоциацию с игрушкой, которая называется калейдоскоп. Если потрясти или повращать калейдоскоп, то можно наблюдать, как после случайного переходного процесса возникает случайный геометрический и цветовой узор, создаваемый кусочками цветного стекла и зеркалами. Этот процесс можно повторять с получением нового случайного результата.

Ассоциация с калейдоскопом состоит в следующем. Может быть, смысл происходящего при повторных расширениях Вселенной состоит в возникновении различных случайных вариантов организации и отборе как устойчивых пассивных объектов, так и результатов возникновения и эволюции живых организмов. Может быть, главный смысл состоит в возникновении и развитии вариантов жизни и в конечном счете сознания и вариантов разума, в том числе, возможно, и коллективного. Может быть, смысл возникающих вариантов жизни при повторных пульсациях Вселенной состоит в появлении вариантов как материальных, так и нематериальных объектов, являющихся производными от мышления, сознания и свободы воли, а именно - в появлении вариантов развития науки, технологии, искусства и социального развития. Может быть, смысл состоит в появлении вариантов еще чего-то, о чем мы не имеем никакого представления, поскольку абсолютно невозможно представить, к чему придет развитие жизни и разума во Вселенной за миллиарды лет. Так или иначе, сказанное может подсказать некоторые варианты ответа на вечный вопрос о смысле жизни. Правда, не исключено, что возникновение и развитие жизни и разума на Земле не является чем-то новым, важным, значительным и интересным с какой-то точки зрения во временных и пространственных масштабах Вселенной.