ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА (albercul) wrote,
ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА
albercul

Category:

8. Фрактальная геометрия природы: дерево

Вселенский Арборетум

Начало: (7)



3. Дивергенция и бифуркация

древо эволюции 1

Есть в мире, однако, и совсем другие деревья. Мы их не видим и непосредственно не ощущаем, но именно они образуют самые многочисленные «популяции» и самые разнообразные, всюду процветающие «дендроценозы», которые име­ют неограниченные ареалы. Пер­вое научное представление о таких деревьях дали биологи. Сначала Ч. Дарвин (1859) ввел понятие «ди­вергенция», обозначающее рас­хождение (в ходе биологической эволюции) различных филетических линий, происходящих от об­щего ствола (корня). Затем эта идея получила дальнейшее разви­тие в концепции «адаптивной ра­диации», под которой ее авторы В.О. Ковалевский (1875) и Г. Осборн (1915) понимали в сущности все то же последовательное разде­ление основополагающего ствола на обособленные ветви последова­тельных порядков, связанное с развитием приспособлений орга­низмов к различным условиям су­ществования.

Процесс эволюционного ветв­ления начинается на уровне внут­ривидовой изменчивости и потом распространяется так далеко, что захватывает все вышестоящие так­соны. В итоге графический след, который оставляет в непрерывной эволюции система траек­торий, начиная от само­го зарождения жизни на Земле, принимает вид мощного дерева, в основании которого находятся древние предковые формы, а на верхушках многочисленных ветвей - молодые потомки. Такое де­рево называют филогенетическим, а применительно к человеческому роду, его отдельным семейным ли­ниям - еще и родословным, или генеалогическим.

Исчерпывающее (универсальное) понимание сущнос­ти и природы эволюционного дре­ва пришло, однако, позднее из области точных наук. Выдающий­ся французский математик и фи­лософ Анри Пуанкаре, наверное, не предполагал, что введенный им в теорию нелинейных дифферен­циальных уравнений (а они имеют множество альтернативных, каче­ственно отличных решений) тер­мин «бифуркация» (буквально - раздвоение, разделение, разветв­ление чего-либо) войдет в обще­научное употребление и станет одним из самых известных и зна­чимых в естествознании XX столетия.

С течением времени по мере раз­вития исследований (преимущест­венно в области физической химии, термодинамики открытых нерав­новесных систем и теории инфор­мации) выяснилось поразительное соответствие абстрактного бифур­кационного сценария тем событи­ям и процессам, которые повсеме­стно протекают в реальном мире, причем на всевозможных уровнях его организации, включая социаль­ный. Так, если говорить языком выросшей на основе упомянутых исследований синергетики, всякая диссипативная, обладающая значи­тельным запасом свободной энер­гии структура неорганической природы (например, автокатали­тическая) по мере удаления от тер­модинамического равновесия ста­новится все более неустойчивой (нестабильной) и тем самым при­ближает себя к точке бифуркации. Структура приходит в возбужден­ное состояние, ее охватывают раз­личные флуктуации, она становит­ся крайне чувствительной к внеш­ним воздействиям, колеблется перед выбором одного или нескольких путей своей эволюции. Здесь-то, на распутье, ее и подсте­регает случай, который делает мир загадочным и непредсказуемым, лишает его той степени корректно­сти (когда малым причинам отвеча­ет малое следствие), на которой, в общем-то, и строилась до последне­го времени вся математическая физика.

В точке бифуркации даже самое малое возмущение (обладающее ничтожно малым энергетическим потенциалом, но максимальным параметрическим соответствием характеру системы) способно превратиться в доминанту, охватить всю систему и подчинить ее себе. Система бифуркирует, т. е. резко, скачкообразно переходит в новое состояние. С выбором же нового направления движения она осво­бождается от власти стохастики и вновь приобретает относительную устойчивость, нормально «рабо­тая» (до очередной бифуркации) в рамках детерминистских законов, соответствующих ее природе. В устойчивом состоянии система (в смысле ее способности эволюцио­нировать) «слепа», а с потерей ус­тойчивости - «прозревает».

Прохождение системы через точки бифуркации имеет необра­тимый характер. Назад, в прошлое состояние, она уже никогда не возвращается. Несостоятельные пути либо погибают и бесследно исчезают, либо вливаются в жиз­неспособные потоки. А это есть не что иное, как хорошо знакомый нам из области биологии естест­венный отбор (теперь уже отбор кон­курирующих мод (флуктуаций). Этот вездесущий, всесильный и в то же время не требующий для своего осуществления ни малейших энергетических затрат процесс при всей его очевидной стихийности реализуется тем не менее по кри­терию ценности и функциональ­ной значимости структурной ин­формации. С подъемом на очеред­ную ступеньку система становится как бы «умнее», что в сущностном плане означает последовательное усложнение ее семантики. И, стало быть, эволюция - всеобщее свой­ство материального мира, а не удел только биологических объек­тов - не прокладывает себе пред­намеренно дорогу к цели. Путем перебора возникающих возмож­ностей она делает «находки» и соответственно им меняет свой путь. Порядок спонтанно выкристаллизовывается из беспорядка напере­кор второму началу термодинами­ки закрытых линейных систем.

Именно так (считает синергети­ка) осуществляется самоорганиза­ция материального мира, при ко­торой идет постоянная и неуклон­ная борьба системы с энтропией, прогрессивное структурирование и усложнение, самодвижение (с нарастающим ускорением) от про­стого к сложному, от рождения Вселенной до ее сегодняшнего дня. При этом созидание и усложнение необходимо чередуются с разру­шением и упрощением.



4. Ветвящаяся Вселенная

ветвящаяся вселенная1

Поскольку пути эволюции ре­альных систем бифуркируют, многократно ветвятся, диаграмма ее реализованных траекторий в целом и в частном оказывается аналогичной упомянутому фило­генетическому дереву. Более того, это дерево теперь уже может быть расценено лишь как ветвь (пусть даже могучая, цветущая и плодоносящая), сидящая на куда более грандиозном Древе вселенской эволюции. Своими бесконечно растущими побегами, уходящими в пространство и время (от про­шлого, через настоящее - в буду­щее), оно охватывает все сущее, проникая в самые потаенные и отдаленные уголки Мироздания. Всякому сколь угодно малому и великому событию нашлось свое неповторимое место в этой не поддающейся полному измере­нию и оценке кроне.

Любой нелинейный процесс уже приводит к ветвлению. Если же учесть, что все реальные природ­ные системы в принципе нелинейны, можно представить себе, какие непроходимые «заросли», какая непролазная «чаща» всюду окру­жают нас! Неуклонно сужающийся путь к сложному (предполагающе­му реализацию все менее вероят­ных событий) - это путь к про­грессивно возрастающей нелиней­ности. И мы не погрешим против истины, если скажем: эволюция есть нелинейный синтез.

Но правомерно дать и другое определение. Дивергенция, адап­тивная радиация, бифуркация... - каждое понятие несет свои смыс­ловые оттенки, но все вместе и каждое в отдельности идут в од­ном направлении. В принципе они сходно объясняют эволюцию, ко­торая есть дендроморфизм в ста­тике, т. е. графически, и дендрогенез - в динамике, т. е. в реальном движении и развитии. Короче, вся­кая эволюция есть дендроморфогенез.

Дендроморфогенез - имма­нентное свойство природы, осно­вополагающий принцип архитек­тоники вселенского Мироздания. Он не только отражает всеобщую тенденцию к необратимой эволю­ции (которая в целом, как это пер­выми заметили биологи, имеет монофилетический характер, т. е. идет от общего корня), но и пока­зывает, как порядок соотносится с хаосом и рождается из него. Каждая ветвь дерева, как бы она ни была мала и тонка, повторяет очертания всей конструкции или какой-либо ее части, а это значит, что природные процессы всюду (и безотносительно к их масштабу) протекают по единой схеме фрак­тальной организованности. С точ­ки зрения математики, дерево есть график решения квадратного уравнения с комплексными пере­менными и, следовательно, две вершины дерева, даже самые близкие, вышедшие из одной точ­ки ветвления, всегда индивидуальны. Они никогда не бывают (и не могут быть) связаны непосред­ственно. Из одной вершины в другую путь ведет только через упомянутую исходную точку, принадлежащую предшествующей (материнской для них) ветви. А это значит, с другой стороны, что всякая отдельно взятая ветвь (как бы дале­ко она ни ушла в сторону и как бы высоко ни мнила о себе) никогда и нигде не возникает на пустом месте, вне связи с родительским стволом и корнем.

Дендрморфогенез, возможно, имеет место и за пределами наше­го четырехмерного пространства-времени. В соответствии с дости­жениями теоретической физики, главным объектом исследования которой с некоторых пор стал квантовый вакуум, не исключено существование в природе множе­ства (быть может, даже бесконеч­но большого) вселенных с разной физикой, которые в совокупности составляют ветвящуюся систему. В целом такая Вселенная действи­тельно, как полагал А. Эйнштейн, стационарна в том смысле, что у нее нет ни начала, ни конца. Это - вечно юная, воспроизводя­щая себя из «вакуумной пены» Вселенная. Ее основание всегда находится в состоянии сверх­плотного одиннадцатимерного «кипящего» вакуума, из которого хотя бы изредка отпочковываются пузыри, эволюционирующие далее по известному сценарию Большого Взрыва. Такое представление обычно связывают с советским физиком А.Д. Линде (1986). Однако справедливость требует сказать, что впервые идею ветвя­щейся Вселенной выдви­нул американский космолог X. Эверетт (1957).

5. «…Но древо жизни вечно зеленеет!»

В ученом мире бытует мнение о том, что нарушение гомеостаза в нынешней биосфере, все беды и невзгоды, которые грозят обру­шиться на людей, проистекают только оттого, что мы неразумно (нерационально) строим свои от­ношения с природой. Концепция ноосферогенеза, выдвинутая в свое время (вслед за Леруа и Тейяром де Шарденом) Вернадским, по сути своей как раз и предпола­гает некое разумное, управляемое развитие биосферы на все време­на в интересах мыслящего челове­чества. По крайней мере, ноосфе­ра представляется как новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятель­ность человека становится реша­ющим фактором ее существова­ния и развития. Но так ли это и насколько это реально?

Исходя из закономерностей эволюционного дендроморфогенеза (среди которых не послед­нюю роль играют в принципе не­предсказуемые бифуркация и слу­чайность), мы в состоянии делать достоверные прогнозы относи­тельно будущего всякой сложной природной системы лишь на коротких временных интервалах. Дальнейшая траектория эволюци­онного движения ускользает от нашего внимания: едва заметное отклонение, допущенное по тем или иным причинам в начале пути, ведет по мере удаления от него к нарастающим различиям. Погреш­ность, казалось бы, строгого расче­та нарастает, словно снежный ком, в зависимости от роста числа вза­имодействий и преобразований. Но как же можно тогда надеяться на планомерное, управляемое раз­витие такой архисложной (с невообразимым множеством взаимо­зависимых переменных величин) системы, каковой, несомненно, является биосфера, если к тому же управляющее звено должно быть еще более сложным, нежели управляемое? Если даже допустить возможность реализации такого фантастического проекта, то ка­кова должна быть соответствую­щая его масштабам степень науч­но-технической вооруженности цивилизации? А главное, хватит ли у человечества времени для ее до­стижения в условиях наступающе­го глобального экологического кризиса?

Теперь что касается собственно гуманитарной сферы. Социальное древо (а таковым, в сущности, явля­ется всякая государственная и об­щественная, опять-таки централь­но-периферическая, система) так­же не терпит того обращения, которое мы обычно практикуем на садовом участке при выращивании плодовых культур. Предугадать характер его ветвления на долго­срочную перспективу в принципе невозможно. Отсюда всякие попытки культивировать социум, опираясь на далеко идущие про­гнозы и схемы общества будущего, навязывать ему без учета специ­фических особенностей даже хо­рошо зарекомендовавшие себя в мировой практике схемы, произ­вольно экспериментировать исхо­дя из «единственно верных» тео­ретических посылок и постулатов, прививать чужеземные побеги, а тем более рубить под корень (что­бы расчистить место для чего-то иного), словом, осуществлять ра­дикальную социальную инжене­рию, - обречены на провал, каки­ми бы благими намерениями они не были продиктованы. Очевидно, надо положить конец всяким пре­тензиям на абсолютный и далеко идущий осознанный контроль в отношении какой бы то ни было сферы бытия. Реальность вообще не поддается контролю в том смысле, который был провозгла­шен классической наукой.

Что же, человек совершенно бессилен перед лицом стихии? Нет! Только разум его должен быть действительно разумным, по­скольку сложно организованным системам (будь то природные или социальные) нельзя навязывать манеру поведения. Важно понять, куда они стремятся, как можно способствовать их внутренним по­зитивным тенденциям. В идеале было бы достаточно в пределах обозримого поля возможностей решать насущные задачи, которые ставит перед нами реальная жизнь. А уж она сама распорядится, ка­кие очертания должны принять в далеком послезавтра ее вечно зе­ленеющие ветви.

Главное в нашем взаимоотноше­нии с природой - не сила, а пра­вильная топологическая конфигу­рация, тонкая архитектоника вмешательства в естественно про­текающие процессы. Малые, но адекватно подобранные и органи­зованные воздействия могут быть при этом чрезвычайно эффективными. «Слабое побеждает силь­ное, тихое - громкое, мягкое - твердое», - говорят на Востоке. Тут так и просится вставить: муд­рое (идущее от чистой души и до­брого сердца) дополняет и опло­дотворяет разумное (идущее от рационального рассудка). Хорошо бы учитывать это обстоятельство не только в подходах к решению глобальных задач, но и в простом общении друг с другом, во всей нашей повседневной жизни. Ведь принципы самоорганизации, кра­соты и гармонии едины во всем нашем необъятном, удивительном и прекрасном Вселенском Саду.


Tags: Вселенский Арборетум, бифуркация, ветвящаяся Вселенная, дендроморфизм, дендромофогенез, дерево, дивергенция, фрактальная геометрия природы
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 84 comments