Синергетика и прогнозы будущего - С. Капица

Приведем пример. Излюбленный образ синергетики – бифуркационная диаграмма. Теперь представим, что параметр – время, а переменная А характеризует ключевую переменную, определяющую состояние системы. В точках бифуркации происходит выбор и процессы другого уровня, не отраженные на диаграмме (шумы, случайности, управляющие воздействия могут сыграть ключевую роль). Это значит, что путь развития неединственный, что можно в нужный момент вмешаться в ход событий и изменить его. Будущее оказывается неединственным. Останется ли этот образ метафорой, станет руководством к действию для тех, кто будет определять точку бифуркации и воздействовать на систему, либо окажется основой нового алгоритма или технологии – зависит от специалистов, которые будут применять общие идеи нелинейной динамики в своей конкретной области. Пока остается констатировать, что эти общие идеи порой оказываются очень полезны.

Одна из причин резонанса, который получила нелинейная динамика, состоит в том, что она дает новый взгляд на развитие науки, на возможность описать явления природы. Фундаментальный вопрос состоит в том, почему, обладая весьма скромными возможностями, мы неплохо ориентируемся и во многом успели разобраться за последние 40 веков? Почему иногда среди огромного множества сложных взаимодействующих факторов и сотен тысяч переменных удается выделить наиболее важные процессы и ключевые факторы? Ответ нелинейной динамики состоит в том, что во множестве случаев происходит самоорганизация, связанная с выделением параметров порядка. И нелинейную среду, потенциально обладающую бесконечным числом степеней свободы, удается описать динамической системой с конечным, а иногда и небольшим числом переменных. Рынок с сотнями тысяч агентов и миллионами товаров моделировать с помощью кривых спроса и предложения. (Взгляд на экономику, как на самоорганизующуюся и саморазвивающуюся систему оказывается весьма плодотворным, как показывают работы научной школы А.А.Петрова [19].)

Несмотря на, казалось бы, внутринаучный характер проблемы выделения параметров порядка, она оказывается исключительно важной. Подходы, развиваемые нелинейной динамикой, дают надежду на то, что можно успешно действовать в океане уже имеющихся знаний, проектов, сведений что "информационный джинн" может быть укрощен. Библейская мудрость толкует про время "разбрасывать камни" и "время собирать камни". Если XX в. прошел под знаком "разбрасывания камней", рождения сотен научных направлений на стыках научных дисциплин, то в XXI в. будущее науки будет определяться тем, насколько успешным окажется междисциплинарный синтез, насколько удачно будут "собраны камни".

Нелинейная наука дает для этого хорошие шансы. Шансы на то, что огромный потенциал, накопленный математикой и естественными науками, окажется востребованным и полезным при ответе на ключевые вопросы, касающиеся нашего бытия. Дает шанс гуманитарным наукам на то, что мы, наконец, научимся извлекать уроки из истории и пользоваться разумом там, где это более всего необходимо. Таковы ожидания.

Цивилизация стоит на пороге информационного будущего. "Виртуальная реальность" со средствами массовой информации, электронной почтой, глобальными компьютерными сетями уже существенно изменила наш мир. Моделирование, имитация, компьютерные игры, средства представления информации вышли на первый план. Но это именно те средства, которыми первой начала пользоваться нелинейная наука. И от нее ждут новых идей в строительстве "информационного будущего".

Кроме того, классическая и неклассическая наука обычно имела дело с одним уровнем описания, атомным или ядерным, индивидуальным или социальным. Однако высокие технологии, с которыми связываются надежды на выживание, обычно имеют дело с несколькими уровнями организации материи. Лазеры заставляют "работать" на макроуровне квантовые эффекты. Технологии создания желаемых микроструктур уже сейчас открывают путь к использованию высокотемпературной сверхпроводимости и к новым поколениям материалов. Открываются новые пути к воплощению "виртуальной реальности", рожденной за экранами дисплеев и в лабораториях, в обыденную жизнь. То же касается социальных технологий. Технологические установки и национальные традиции, касающиеся индивидуальной психологии, структуры личности, позволили реализовать ряду государств "экономическое чудо" за весьма небольшой срок. И вновь наибольший опыт описания и анализа процессов, развивающихся и взаимодействующих на нескольких структурных уровнях, накоплен нелинейной наукой.

Сейчас трудно очертить контуры "нелинейной парадигмы" или "нелинейной познавательной модели". Порой она кажется гигантской воронкой, вбирающей задачи, методы, идеи многих различных дисциплин, выводя на научную сцену новые модели и представления. Впрочем, часто трудно отделить новое от хорошо забытого старого. Работы Ю.А.Данилова [21], статьи Б.Н.Пойзнера [23], книга И.В.Андрианова и Л.И.Маневича [20] позволяют увидеть глубокие философские, культурные, физические корни нелинейных идей.

Нелинейная наука дает надежду на построение глубоких конкретных междисциплинарных подходов. Эти подходы, может быть, позволят избежать научному сообществу участи строителей Вавилонской башни. И это важно.

1. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979.

2. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980.

3. Самарский А.А., Галактионов В.А., Курдюмов С.П., Михайлов А.П. Режимы с обострением в задачах для квазилинейных параболических уравнений. М.: Наука, 1987.

4. Современные проблемы математики//Новейшие достижения. Серия: "Итоги науки и техники". М.: ВИНИТИ, 1986 (1987). Т.28.

5. Ахромеева Т.С., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г., Самарский А.А. Нестационарные структуры и диффузионный хаос. М.: Наука, 1992.

6. Новое в синергетике. Загадки мира неравновесных структур. М.: Наука, 1996.

7. Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. М.: Наука, 1988.

8. Компьютеры и нелинейные явления. М.: Наука, 1988.

9. Наука, технология, вычислительный эксперимент. М.: Наука, 1993.

10. Чайковский Ю.В. Познавательные модели, плюрализм и выживание// Путь. 1992. N1, c.62-108.

11. Артур У. Механизмы положительной обратной связи в экономике// В мире науки. 1990. N4.

12. Лотман Ю.М. Беседы о русской культуре. Быт и традиции русского дворянства (XVIII – начала XIX века). Санкт-Петербург: Искусство СПТ, 1994, c. 136.

13. Turing A. The chemical basis of morphogenesis// Phyl. Trans. Roy. Soc. L. 1952. V.237, p.137-230.

14. Mandelbrot B.B. Fractals: form chance and dimension. San Francisco.: Freeman Comp. 1977.

15. Малинецкий Г.Г. Хаос, структуры, вычислительный эксперимент. М.: Наука, 1997.

16. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973.

17. Фракталы в физике. М.: Мир, 1988.

18. Малинецкий Г.Г. Проект "Информхаос". Препринт РОУ. 1992.

19. Петров А.А. Экономика. Модели. Вычислительный эксперимент. М.: Наука, 1996.

20. Андрианов И.В., Маневич Асимптология: идеи, методы, результаты. М.: Аслан, 1994.

21. Данилов Ю.В. Льюис Кэррол как нелинейное явление// Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 1996. Т.4. N.1, c.119-125.

22. Короновский А.А., Трубецков Д.И. Нелинейная динамика в действии: как идеи нелинейной динамики проникают в экологию, экономику и социальные науки. Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 1995.

23. Пойзнер Б.Н. О субъекте самоорганизации// Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 1996. Т.4. N4.

24. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.: Наука, 1997.

25. Fraser A.M., Swinney H.L. Independent coordinates for strange attractors from mutual information// Phys. Rev. A. 1986. V.33. N2, p.1131-1140.

26. Малинецкий Г.Г., Рузмайкин А.А., Самарский А.А. Модель долговременных вариаций солнечной активности. Препринт ИПМ АН СССР, 1986, N170.

27. Dynamic pattern formation in chemistry and mathematics. Aesthetics in the sciences. Dortmund.: Max-Plank-Instur fur Ernahrungsphysio-lo-gie, 1988.

28. Ван-Дейк М. Альбом течений жидкости и газа. М.: Мир, 1986.

29. Моисеев Н.Н. Современный рационализм. М.: НГВП КОКС, 1995.

ГЛАВА 2. ВОЗМОЖНА ЛИ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ?

История – одна из самых удивительных вещей. Калейдоскоп империй, битв, царей, ничтожеств, авантюристов, величия, подлости, равнодушия. Поражает наличие похожих сценариев действий исторических лиц. Одни и те же амплуа, одни и те же сюжеты. Иногда просто кажется, что актеры играют один и тот же спектакль среди новых декораций.

Начиная со времен Геродота, не утихают споры о сути истории. Плутарх полагал, что история должна давать нравственные примеры. Один из блестящих умов XX в., французский поэт Поль Валери считал, что "история – самый опасный продукт, вырабатываемый химией интеллекта. Свойства ее хорошо известны. Она вызывает мечты, опьяняет народы, порождает в них ложные воспоминания, усугубляет их рефлексы, растравляет их старые язвы, смущает их покой, ведет их к мании величия или преследования и делает нации ожесточившимися, спесивыми, невыносимыми и суетными".