РЕФЕРАТ
ДИНАМІКА НАУКОВОГО ПІЗНАННЯ СВІТУ, АБО БОРОТЬБА У СВІТІ НАУКИ
Мабуть, вперше в нашому житті ми стикаємося з наукою, почавши навчання в школі. Наука є в вигляді різних шкільних дисциплін - таких, наприклад, як історія, географія, біологія, математика і фізика. При цьому наука представляється певну даність, раз і назавжди встановлений ще в незапам'ятні часи. Виконані дослідного запалу молоді люди виявляються введені в оману тим, що все на світі здається їм вже відкритим і вивченим, і Земля - вже обшаренной до останнього куточка.
Але разом з тим ми все ж час від часу чуємо про наукові відкриття або винахід чогось абсолютно нового. Відкрита зірка, яскравість якої змінюється випадковим чином; виявлені нові елементарні частинки, названі глюонами; за допомогою лазера - джерела світла нового типу - тепер можна свердлити товсті сталеві плити; математики нарешті знайшли рішення задачі про чотирьох фарбах, якій вже більше ста років. Завдання це здається до того простий, що безліч разів за її рішення бралися навіть дилетанти - однак старання їх виявлялися настільки ж марними, як і зусилля маститих математиків. Задачу цю можна викласти всього в декількох словах. Країни, що межують один з одним, фарбуються на політичних картах в різні кольори (рис.1). Для великих карт, на яких зображено безліч країн, буде потрібно, як може здатися, і безліч різнокольорових фарб. Однак друкарі в дев'ятнадцятому столітті методом проб виявили, що для будь-якої окремої карти виявляється достатньо всього-на-всього чотирьох фарб. Математики вирішили з'ясувати, наскільки універсальний цей отриманий досвідченим шляхом результат: чи справді для будь-якої карти завжди достатньо чотирьох кольорів і чи не можна придумати таку карту, для друку якій було б необхідно використовувати, наприклад, п'ять різних барв? З моменту виникнення цих питань пройшло більше ста років, і лише кілька років тому Кеннету Аппеля і Вольфгангу Хакен вдалося знайти її рішення за допомогою комп'ютерної програми, складеної таким чином, що комп'ютера вдалося самостійно виконати повне і докладне доказ.
Рис.1. Модель "чотириколірного" географічної карти з використанням білого, чорного, світло-і темно-сірого кольорів.
У всіх цих і багатьох інших прикладах наука постає перед нами зовсім в іншому світлі. Численні приклади того, як окремі вчені і дослідники повністю змінювали наші уявлення про світ. Так, наприклад, Ейнштейн, створивши теорію відносності, перевернув уявлення людства про природу простору і часу. Гейзенберг і Шредінгер розробили квантову теорію, представивши нам абсолютно нову картину мікросвіту. Крик і Вотсон відкрили подвійну спіраль, яка несе в собі всю спадкову інформацію. Під час навчання і пізніше, коли він стає вже самостійним дослідником, людини захльостує потік наукових публікацій. З усіх боків на нас обрушуються повідомлення про все нові і нові відкриття, адже щодня у світі публікується більше двадцяти тисяч наукових праць. Таким чином, наука тільки на перший погляд може здатися чимось статичним, застиглим у стані спокою, при найближчому ж розгляді стає ясно, що вона знаходиться в безперервному русі, у стані, так би мовити, еволюційного розвитку.
Тут ми знову повернемося до міркувань, які вже не один раз зустрічалися нам при розгляді проблем синергетики. Вивчаючи різні явища, встановили, що при зміні рівня або характеру зовнішнього впливу система продовжує протягом певного проміжку часу розвиватися більш-менш рівномірно. Однак за певних обставин стрибкоподібно виникає цілком нову макроскопічне стан порядку. Для опису цього стану як не можна краще підходять ідеї, представлені відомим істориком науки Томасом С. Куном у книзі "Структура наукових революцій" і цілком вписуються в створювану синергетикою картину світу. У своїй книзі Кун відокремлює нормальну науку від трапляються в науковому світі переворотів. Нормальна наука також здатна до розвитку, але воно йде повільно і поступово, за рахунок розширення та поглиблення вже наявних у розпорядженні вчених знань. Наприклад, в основі мостобудування лежать давно відомі фізичні закони, на підставі яких інженери створюють нові конструкції мостів, розвиваючи тим самим дану галузь. Можливо, тут не створюється нічого принципово нового, однак певний прогрес науки і техніки все ж у наявності. Або інший приклад: експерименти фізиків, метою яких є більш точне вимірювання швидкості світла. У біології сюди можна віднести безперервні дослідження способів передачі електричного заряду крізь клітинні мембрани. Проте саме такі дослідження часом приносять науці зовсім нові знання про світ. Скажімо, до початку двадцятого століття було накопичено досить багато свідчень того, що закони механіки незастосовні до руху електронів навколо атомних ядер, так як, відповідно до цих законів, жоден атом не міг перебувати в стійкому стані: електрони, що обертаються навколо ядра, повинні були б врешті-решт неминуче на це саме ядро впасти. Іншими словами, слід було визнати, що існуючі закони невірні або, принаймні, їх істинність обмежена певними рамками.
Наука, з точки зору синергетики, є відкритою системою, в яку постійно проникають всілякі нові ідеї. Відкриття можуть бути настільки радикальними, тобто провідними до корінних змін, що потрясають самі основи існувала колись науки і змінюють картину світу, створену представниками цієї науки. Вчені перебувають в сумнівах. У синергетичному сенсі при цьому виникають все більш сильні флуктуації, що проявляють себе у формі нових ідей або нових експериментів, які набувають прихильників і тим самим набирають все більшої сили; потім багато з цих ідей спростовуються і відкидаються, їх змінюють інші ідеї, і так продовжується до тих пір, поки не з'явиться ідея, яка опиниться в змозі пояснити багато хто до цих пір незрозумілі явища, а тому буде остаточно прийнята вченими. Нова наукова ідея - така, наприклад, як вже згадувана квантова теорія - тягне за собою, на думку Томаса Куна, наукову революцію. З точки ж зору синергетики, така нова ідея, що об'єднує перш розрізнені наукові факти, є не чим іншим, як параметром порядку. Цей параметр порядку, званий в книзі Куна "парадигмою", володіє всіма властивостями і характеристиками, властивими будь-якого з відомих синергетики параметрів порядку. Він навіть здатний "підкоряти" собі роботи вчених, які займаються розробкою нового наукового напрямку, розвивають його в дусі виниклої ідеї, розширюють, поглиблюють і врешті-решт доводять до стану "нормальної" науки. І навпаки: завдяки роботам цих вчених нова ідея (або нова парадигма) поширюється усе ширше, чим і забезпечується продовження існування саме цього параметра порядку. Перехід від одного стану наукової свідомості до іншого виявляється свого роду фазовим переходом. Нова ідея, новий основоположний принцип або нова парадигма призводять до виникнення нового стилю, нового порядку в мисленні.
Такого роду параметри порядку можуть бути в деякому сенсі привнесені в науку ззовні - наприклад, в результаті якого-небудь відкриття, а проте вони можуть виникати і зникати, подібно модам, відповідно із загальним духом часу. Навряд чи можна заперечувати той факт, що в усі часи існує найтісніший зв'язок між науковими поглядами та іншими сферами духовного життя; не на порожньому місці виникла і давня глибока полеміка між релігійно-філософськими роздумами та науковим пізнанням.
З синергетики нам відомо, що параметр порядку підпорядковує собі елементи системи; в даному випадку такими елементами виявляються окремі вчені, і в науці дійсно має місце саме такий процес підпорядкування. Галузь наукового знання як така може існувати тільки тоді, коли вона отримує визнання якщо й не більшості, то хоча б великого числа вчених. Наукова дисципліна створює свою власну мову, заводить власну термінологією, загальною для всіх представників цієї дисципліни. Людина зі сторони або вчений, який займається інший наукою, практично не в змозі зрозуміти цієї мови, чи то мова медицини, комп'ютерних наук або математики. Таким чином, наука самостабілізується; ідеї, покладені в основу цієї науки, стають настільки стабільними, що можуть здатися навіть застиглими догмами. Ці ідеї почасти бездумно переймають наступними поколіннями, і ця обставина значною мірою ускладнює життя молодих вчених. Їм вдається з відносною легкістю публікуватися у наукових журналах - але лише до тих пір, поки їх роботи залишаються в рамках загальноприйнятих поглядів і стали традиційними умовностей. Набагато складніше опублікувати принципово нову ідею, що лежить за межами традиційних уявлень, і при цьому ще знайти прихильників цієї ідеї. Молодий вчений, таким чином, виявляється перед справжньою дилемою: для того, щоб виділитися, висунутися, показати себе і отримати визнання в науковому світі, йому, взагалі кажучи, слід обзавестися своїми власними, відмінними від традиційних, абсолютно новими ідеями і опублікувати їх. Реферативна ж система наукових журналів, що передбачає рецензію кожної з надісланих до редакції робіт і подальше рішення щодо публікації тієї чи іншої статті, виявляється свого роду заслоном, що перепиняють шлях новим ідеям, адже рецензенти, як правило, належать до "старої школи" мислення. Природно, і тут зустрічаються виключення, але все ж у фізиці, наприклад, для того щоб відкрити шлях у науку геніальним ідеям Ейнштейна, потрібен був геній самого Макса Планка.
Зрозуміло, проблема просування нових ідей представлена мною тут у кілька перебільшеному вигляді. Для того щоб рухати вперед науку, колосальні зусилля необхідні і при її нормальному, у відсутність революційних ідей, розвитку; рідкісному вченому пощастить натрапити на справді нову фундаментальну ідею і присвятити своє життя просуванню цієї ідеї. Найчастіше події розвиваються в повній згоді зі сценарієм, передбаченим для інших синергетичних систем.
Настають часи, готові до прийняття якоїсь ідеї, і вона, ледь будучи висунутої, легко і швидко просувається вперед. Момент часу, коли наука і суспільство "дозрівають" для того, щоб прийняти нову ідею, часто характеризується ще й тим, що різні вчені одночасно і при цьому незалежно висувають схожі, а часом і зовсім збігаються один з одним ідеї.
Хоча завжди знаходиться кілька видатних вчених, що домоглися особливо значних результатів, наука все-таки залишається колективним підприємством. Наукові досягнення окремих вчених передаються іншим, і через них пізніше стають надбанням студентських і навіть шкільних підручників. І навпаки: вчений створює свою працю, спираючись на знання, здобуті попередніми поколіннями. Таке становище робить науку як таку предметом вивчення для нової наукової дисципліни - для соціології науки. Один із засновників цієї дисципліни, Роберт Мертон, захоплюючим чином представляє світ соціальних відносин у науці як з наукової, так і з чисто людської точки зору. Червоною ниткою через всю його книгу проходять два мотиви: боротьба вчених за пріоритет і так званий "ефект Матфея". При найближчому розгляді, як вже було зазначено, з'ясовується, що відкриття аж ніяк не завжди є плід праць одного окремого вченого. Часто трапляється так, що декілька вчених сперечаються один в одного право вважатися авторами якогось фундаментального відкриття. Історії відомі відкриття, зроблені практично одночасно різними людьми. Це і диференційно-інтегральне числення, відкрите майже в один і той же час незалежно один від одного Ньютоном і Лейбніцем; в біології таким прикладом може бути випадок Дарвіна і Уоллеса, що працювали над основоположними принципами теорії еволюції. Дарвін і Уоллес доброзичливо ставилися один до одного, а ось Ньютон, скажімо, вів проти Лейбніца запеклу боротьбу, стверджуючи, що останній просто вкрав у нього ідею нового способу обчислення. Проте все той же Ньютон повинен-таки був зрештою визнати, що термін "сила" першим використовував його співвітчизник Роберт Гук.
У зв'язку з цим знову згадується вислів Ж.-Ж. Руссо.
Яка ж сила рухає вченими, і яким чином синергетика може допомогти нам отримати уявлення про походження наукових знань?
У діяльності вченого - як і будь-якого іншого людини - певну роль грає, природно, питання підтримки життя. Проте вирішальне значення, по всій видимості, мають все-таки інші мотиви, влучно виражені в епіграфі до книги Гаррієт Цукерман "Наукова еліта" 2. Обрані в якості епіграфу рядки належать перу Сімони Вейль: "Наука сьогодні повинна шукати джерело натхнення в чомусь вищому, ніж вона сама, інакше її чекає загибель. Для занять наукою є, по суті, три причини: по-перше, практична корисність, по-друге, гра, на зразок шахів, і по-третє, шлях до Бога. (Привабливість шахів, до слова, посилюється змаганнями, призами та медалями) "
У наш час, ймовірно, можна говорити вже не лише про практичну корисність наукових знань, але і про застосування їх взагалі. Про суспільну значимість наукових досліджень написано так багато, що на цій темі я лише коротко зупинюся в самому кінці.
Останній пункт, "шлях до Бога", також цілком зрозумілий: це пошуки істини, пошуки того, "на чому тримається світ".
Але що б міг означати другий пункт, "гра в шахи"? Це вираз представляє науку як інтелектуальний поєдинок за першість у розкритті черговий таємниці, що зберігається Природою, це боротьба вчених між собою за радість, яку можна заповнити лише першовідкривачеві, за визнання в науковому світі, втілюється, ймовірно, і у преміях і медалях. Точно так само, як гросмейстери борються за першість, вчені вступають в інтелектуальні суперечки, адже боротьба за визнання у світі науки є, в кінцевому рахунку, не що інше, як боротьба за першість, тобто за пріоритет. Хто першим зробив відкриття? Хто першим опублікував ідею? І хоча в століття "роботи в команді" така позиція часто виглядає абсурдною, ми не повинні забувати і про те, що конкурентна боротьба в науці стає все жорсткіше і жорсткіше. Тут знову-таки застосовні основні принципи синергетики. Вчених у світі дуже багато, але їх науковий потенціал і можливість відкрити щось справді нове обмежені. Це і призводить до подальшого посилення конкурентної боротьби; в результаті цієї боротьби виживає "сильний", "найкращий". Подібно до того, як "виживає" єдина лазерна хвиля, здобуваючи перемогу над іншими хвилями, в результаті конкурентної боротьби в науковому світі на самому верху залишається тільки один переможець - одне ім'я або одну працю. Саме це ім'я у всіх на вустах, саме ця праця знову і знову цитується, проникаючи таким чином у свідомість вчених, що займаються дослідженнями в цій галузі, а врешті-решт, можливо, і у свідомість людей, навіть не належать науковим колам.
Спочатку це твердження може здатися притягнутим за вуха - що, втім, лише ріднить його з іншими ідеями синергетики. І все ж саме воно і було визначено Робертом Мертоном як "ефект Матвія" та проілюстровано великою кількістю прикладів. У Новому Завіті, в Євангелії від Матвія, говориться: "Бо хто має, дасться йому та й додасться, а хто не має, забереться від нього й те, що має." Варто тільки якомусь імені виділитися, як воно все частіше і частіше починає згадуватися різними авторами і з різних причин; це відбувається до тих пір, поки вона в кінці кінців не залишиться єдиним згадуваним у зв'язку з цим ім'ям. Ефект цей значною мірою посилюється за рахунок премій, особливо якщо це премії відомі. Вчених у світі багато, а тому нові результати часто бувають отримані одночасно різними вченими незалежно один від одного. Однак якщо один з учених буде нагороджений за це відкриття премією, то велика вірогідність того, що саме його будуть надалі цитувати, і саме йому будуть приписані всі наступні відкриття в даній області - включаючи і ті, до яких він не мав ні найменшого відношення. Слід зауважити, що і діяльність комітетів, відповідальних за присудження тих чи інших премій, теж характеризується певною динамікою. Якщо серед лауреатів якої-небудь премії є кілька представників одного наукового напрямку, то виникає тенденція, відповідно до якої в подальшому премії будуть присуджуватися представникам саме цього напряму - адже нагородження відбувається за пропозиціями володарів даної премії. Це, природно, призводить до свого роду накопиченню премій представниками певних наукових напрямів або "шкіл".
ДИНАМІКА НАУКОВОГО ПІЗНАННЯ СВІТУ, АБО БОРОТЬБА У СВІТІ НАУКИ
Мабуть, вперше в нашому житті ми стикаємося з наукою, почавши навчання в школі. Наука є в вигляді різних шкільних дисциплін - таких, наприклад, як історія, географія, біологія, математика і фізика. При цьому наука представляється певну даність, раз і назавжди встановлений ще в незапам'ятні часи. Виконані дослідного запалу молоді люди виявляються введені в оману тим, що все на світі здається їм вже відкритим і вивченим, і Земля - вже обшаренной до останнього куточка.
Але разом з тим ми все ж час від часу чуємо про наукові відкриття або винахід чогось абсолютно нового. Відкрита зірка, яскравість якої змінюється випадковим чином; виявлені нові елементарні частинки, названі глюонами; за допомогою лазера - джерела світла нового типу - тепер можна свердлити товсті сталеві плити; математики нарешті знайшли рішення задачі про чотирьох фарбах, якій вже більше ста років. Завдання це здається до того простий, що безліч разів за її рішення бралися навіть дилетанти - однак старання їх виявлялися настільки ж марними, як і зусилля маститих математиків. Задачу цю можна викласти всього в декількох словах. Країни, що межують один з одним, фарбуються на політичних картах в різні кольори (рис.1). Для великих карт, на яких зображено безліч країн, буде потрібно, як може здатися, і безліч різнокольорових фарб. Однак друкарі в дев'ятнадцятому столітті методом проб виявили, що для будь-якої окремої карти виявляється достатньо всього-на-всього чотирьох фарб. Математики вирішили з'ясувати, наскільки універсальний цей отриманий досвідченим шляхом результат: чи справді для будь-якої карти завжди достатньо чотирьох кольорів і чи не можна придумати таку карту, для друку якій було б необхідно використовувати, наприклад, п'ять різних барв? З моменту виникнення цих питань пройшло більше ста років, і лише кілька років тому Кеннету Аппеля і Вольфгангу Хакен вдалося знайти її рішення за допомогою комп'ютерної програми, складеної таким чином, що комп'ютера вдалося самостійно виконати повне і докладне доказ.
Рис.1. Модель "чотириколірного" географічної карти з використанням білого, чорного, світло-і темно-сірого кольорів.
У всіх цих і багатьох інших прикладах наука постає перед нами зовсім в іншому світлі. Численні приклади того, як окремі вчені і дослідники повністю змінювали наші уявлення про світ. Так, наприклад, Ейнштейн, створивши теорію відносності, перевернув уявлення людства про природу простору і часу. Гейзенберг і Шредінгер розробили квантову теорію, представивши нам абсолютно нову картину мікросвіту. Крик і Вотсон відкрили подвійну спіраль, яка несе в собі всю спадкову інформацію. Під час навчання і пізніше, коли він стає вже самостійним дослідником, людини захльостує потік наукових публікацій. З усіх боків на нас обрушуються повідомлення про все нові і нові відкриття, адже щодня у світі публікується більше двадцяти тисяч наукових праць. Таким чином, наука тільки на перший погляд може здатися чимось статичним, застиглим у стані спокою, при найближчому ж розгляді стає ясно, що вона знаходиться в безперервному русі, у стані, так би мовити, еволюційного розвитку.
Тут ми знову повернемося до міркувань, які вже не один раз зустрічалися нам при розгляді проблем синергетики. Вивчаючи різні явища, встановили, що при зміні рівня або характеру зовнішнього впливу система продовжує протягом певного проміжку часу розвиватися більш-менш рівномірно. Однак за певних обставин стрибкоподібно виникає цілком нову макроскопічне стан порядку. Для опису цього стану як не можна краще підходять ідеї, представлені відомим істориком науки Томасом С. Куном у книзі "Структура наукових революцій" і цілком вписуються в створювану синергетикою картину світу. У своїй книзі Кун відокремлює нормальну науку від трапляються в науковому світі переворотів. Нормальна наука також здатна до розвитку, але воно йде повільно і поступово, за рахунок розширення та поглиблення вже наявних у розпорядженні вчених знань. Наприклад, в основі мостобудування лежать давно відомі фізичні закони, на підставі яких інженери створюють нові конструкції мостів, розвиваючи тим самим дану галузь. Можливо, тут не створюється нічого принципово нового, однак певний прогрес науки і техніки все ж у наявності. Або інший приклад: експерименти фізиків, метою яких є більш точне вимірювання швидкості світла. У біології сюди можна віднести безперервні дослідження способів передачі електричного заряду крізь клітинні мембрани. Проте саме такі дослідження часом приносять науці зовсім нові знання про світ. Скажімо, до початку двадцятого століття було накопичено досить багато свідчень того, що закони механіки незастосовні до руху електронів навколо атомних ядер, так як, відповідно до цих законів, жоден атом не міг перебувати в стійкому стані: електрони, що обертаються навколо ядра, повинні були б врешті-решт неминуче на це саме ядро впасти. Іншими словами, слід було визнати, що існуючі закони невірні або, принаймні, їх істинність обмежена певними рамками.
Наука, з точки зору синергетики, є відкритою системою, в яку постійно проникають всілякі нові ідеї. Відкриття можуть бути настільки радикальними, тобто провідними до корінних змін, що потрясають самі основи існувала колись науки і змінюють картину світу, створену представниками цієї науки. Вчені перебувають в сумнівах. У синергетичному сенсі при цьому виникають все більш сильні флуктуації, що проявляють себе у формі нових ідей або нових експериментів, які набувають прихильників і тим самим набирають все більшої сили; потім багато з цих ідей спростовуються і відкидаються, їх змінюють інші ідеї, і так продовжується до тих пір, поки не з'явиться ідея, яка опиниться в змозі пояснити багато хто до цих пір незрозумілі явища, а тому буде остаточно прийнята вченими. Нова наукова ідея - така, наприклад, як вже згадувана квантова теорія - тягне за собою, на думку Томаса Куна, наукову революцію. З точки ж зору синергетики, така нова ідея, що об'єднує перш розрізнені наукові факти, є не чим іншим, як параметром порядку. Цей параметр порядку, званий в книзі Куна "парадигмою", володіє всіма властивостями і характеристиками, властивими будь-якого з відомих синергетики параметрів порядку. Він навіть здатний "підкоряти" собі роботи вчених, які займаються розробкою нового наукового напрямку, розвивають його в дусі виниклої ідеї, розширюють, поглиблюють і врешті-решт доводять до стану "нормальної" науки. І навпаки: завдяки роботам цих вчених нова ідея (або нова парадигма) поширюється усе ширше, чим і забезпечується продовження існування саме цього параметра порядку. Перехід від одного стану наукової свідомості до іншого виявляється свого роду фазовим переходом. Нова ідея, новий основоположний принцип або нова парадигма призводять до виникнення нового стилю, нового порядку в мисленні.
Такого роду параметри порядку можуть бути в деякому сенсі привнесені в науку ззовні - наприклад, в результаті якого-небудь відкриття, а проте вони можуть виникати і зникати, подібно модам, відповідно із загальним духом часу. Навряд чи можна заперечувати той факт, що в усі часи існує найтісніший зв'язок між науковими поглядами та іншими сферами духовного життя; не на порожньому місці виникла і давня глибока полеміка між релігійно-філософськими роздумами та науковим пізнанням.
З синергетики нам відомо, що параметр порядку підпорядковує собі елементи системи; в даному випадку такими елементами виявляються окремі вчені, і в науці дійсно має місце саме такий процес підпорядкування. Галузь наукового знання як така може існувати тільки тоді, коли вона отримує визнання якщо й не більшості, то хоча б великого числа вчених. Наукова дисципліна створює свою власну мову, заводить власну термінологією, загальною для всіх представників цієї дисципліни. Людина зі сторони або вчений, який займається інший наукою, практично не в змозі зрозуміти цієї мови, чи то мова медицини, комп'ютерних наук або математики. Таким чином, наука самостабілізується; ідеї, покладені в основу цієї науки, стають настільки стабільними, що можуть здатися навіть застиглими догмами. Ці ідеї почасти бездумно переймають наступними поколіннями, і ця обставина значною мірою ускладнює життя молодих вчених. Їм вдається з відносною легкістю публікуватися у наукових журналах - але лише до тих пір, поки їх роботи залишаються в рамках загальноприйнятих поглядів і стали традиційними умовностей. Набагато складніше опублікувати принципово нову ідею, що лежить за межами традиційних уявлень, і при цьому ще знайти прихильників цієї ідеї. Молодий вчений, таким чином, виявляється перед справжньою дилемою: для того, щоб виділитися, висунутися, показати себе і отримати визнання в науковому світі, йому, взагалі кажучи, слід обзавестися своїми власними, відмінними від традиційних, абсолютно новими ідеями і опублікувати їх. Реферативна ж система наукових журналів, що передбачає рецензію кожної з надісланих до редакції робіт і подальше рішення щодо публікації тієї чи іншої статті, виявляється свого роду заслоном, що перепиняють шлях новим ідеям, адже рецензенти, як правило, належать до "старої школи" мислення. Природно, і тут зустрічаються виключення, але все ж у фізиці, наприклад, для того щоб відкрити шлях у науку геніальним ідеям Ейнштейна, потрібен був геній самого Макса Планка.
Зрозуміло, проблема просування нових ідей представлена мною тут у кілька перебільшеному вигляді. Для того щоб рухати вперед науку, колосальні зусилля необхідні і при її нормальному, у відсутність революційних ідей, розвитку; рідкісному вченому пощастить натрапити на справді нову фундаментальну ідею і присвятити своє життя просуванню цієї ідеї. Найчастіше події розвиваються в повній згоді зі сценарієм, передбаченим для інших синергетичних систем.
Настають часи, готові до прийняття якоїсь ідеї, і вона, ледь будучи висунутої, легко і швидко просувається вперед. Момент часу, коли наука і суспільство "дозрівають" для того, щоб прийняти нову ідею, часто характеризується ще й тим, що різні вчені одночасно і при цьому незалежно висувають схожі, а часом і зовсім збігаються один з одним ідеї.
Хоча завжди знаходиться кілька видатних вчених, що домоглися особливо значних результатів, наука все-таки залишається колективним підприємством. Наукові досягнення окремих вчених передаються іншим, і через них пізніше стають надбанням студентських і навіть шкільних підручників. І навпаки: вчений створює свою працю, спираючись на знання, здобуті попередніми поколіннями. Таке становище робить науку як таку предметом вивчення для нової наукової дисципліни - для соціології науки. Один із засновників цієї дисципліни, Роберт Мертон, захоплюючим чином представляє світ соціальних відносин у науці як з наукової, так і з чисто людської точки зору. Червоною ниткою через всю його книгу проходять два мотиви: боротьба вчених за пріоритет і так званий "ефект Матфея". При найближчому розгляді, як вже було зазначено, з'ясовується, що відкриття аж ніяк не завжди є плід праць одного окремого вченого. Часто трапляється так, що декілька вчених сперечаються один в одного право вважатися авторами якогось фундаментального відкриття. Історії відомі відкриття, зроблені практично одночасно різними людьми. Це і диференційно-інтегральне числення, відкрите майже в один і той же час незалежно один від одного Ньютоном і Лейбніцем; в біології таким прикладом може бути випадок Дарвіна і Уоллеса, що працювали над основоположними принципами теорії еволюції. Дарвін і Уоллес доброзичливо ставилися один до одного, а ось Ньютон, скажімо, вів проти Лейбніца запеклу боротьбу, стверджуючи, що останній просто вкрав у нього ідею нового способу обчислення. Проте все той же Ньютон повинен-таки був зрештою визнати, що термін "сила" першим використовував його співвітчизник Роберт Гук.
У зв'язку з цим знову згадується вислів Ж.-Ж. Руссо.
Яка ж сила рухає вченими, і яким чином синергетика може допомогти нам отримати уявлення про походження наукових знань?
У діяльності вченого - як і будь-якого іншого людини - певну роль грає, природно, питання підтримки життя. Проте вирішальне значення, по всій видимості, мають все-таки інші мотиви, влучно виражені в епіграфі до книги Гаррієт Цукерман "Наукова еліта" 2. Обрані в якості епіграфу рядки належать перу Сімони Вейль: "Наука сьогодні повинна шукати джерело натхнення в чомусь вищому, ніж вона сама, інакше її чекає загибель. Для занять наукою є, по суті, три причини: по-перше, практична корисність, по-друге, гра, на зразок шахів, і по-третє, шлях до Бога. (Привабливість шахів, до слова, посилюється змаганнями, призами та медалями) "
У наш час, ймовірно, можна говорити вже не лише про практичну корисність наукових знань, але і про застосування їх взагалі. Про суспільну значимість наукових досліджень написано так багато, що на цій темі я лише коротко зупинюся в самому кінці.
Останній пункт, "шлях до Бога", також цілком зрозумілий: це пошуки істини, пошуки того, "на чому тримається світ".
Але що б міг означати другий пункт, "гра в шахи"? Це вираз представляє науку як інтелектуальний поєдинок за першість у розкритті черговий таємниці, що зберігається Природою, це боротьба вчених між собою за радість, яку можна заповнити лише першовідкривачеві, за визнання в науковому світі, втілюється, ймовірно, і у преміях і медалях. Точно так само, як гросмейстери борються за першість, вчені вступають в інтелектуальні суперечки, адже боротьба за визнання у світі науки є, в кінцевому рахунку, не що інше, як боротьба за першість, тобто за пріоритет. Хто першим зробив відкриття? Хто першим опублікував ідею? І хоча в століття "роботи в команді" така позиція часто виглядає абсурдною, ми не повинні забувати і про те, що конкурентна боротьба в науці стає все жорсткіше і жорсткіше. Тут знову-таки застосовні основні принципи синергетики. Вчених у світі дуже багато, але їх науковий потенціал і можливість відкрити щось справді нове обмежені. Це і призводить до подальшого посилення конкурентної боротьби; в результаті цієї боротьби виживає "сильний", "найкращий". Подібно до того, як "виживає" єдина лазерна хвиля, здобуваючи перемогу над іншими хвилями, в результаті конкурентної боротьби в науковому світі на самому верху залишається тільки один переможець - одне ім'я або одну працю. Саме це ім'я у всіх на вустах, саме ця праця знову і знову цитується, проникаючи таким чином у свідомість вчених, що займаються дослідженнями в цій галузі, а врешті-решт, можливо, і у свідомість людей, навіть не належать науковим колам.
Спочатку це твердження може здатися притягнутим за вуха - що, втім, лише ріднить його з іншими ідеями синергетики. І все ж саме воно і було визначено Робертом Мертоном як "ефект Матвія" та проілюстровано великою кількістю прикладів. У Новому Завіті, в Євангелії від Матвія, говориться: "Бо хто має, дасться йому та й додасться, а хто не має, забереться від нього й те, що має." Варто тільки якомусь імені виділитися, як воно все частіше і частіше починає згадуватися різними авторами і з різних причин; це відбувається до тих пір, поки вона в кінці кінців не залишиться єдиним згадуваним у зв'язку з цим ім'ям. Ефект цей значною мірою посилюється за рахунок премій, особливо якщо це премії відомі. Вчених у світі багато, а тому нові результати часто бувають отримані одночасно різними вченими незалежно один від одного. Однак якщо один з учених буде нагороджений за це відкриття премією, то велика вірогідність того, що саме його будуть надалі цитувати, і саме йому будуть приписані всі наступні відкриття в даній області - включаючи і ті, до яких він не мав ні найменшого відношення. Слід зауважити, що і діяльність комітетів, відповідальних за присудження тих чи інших премій, теж характеризується певною динамікою. Якщо серед лауреатів якої-небудь премії є кілька представників одного наукового напрямку, то виникає тенденція, відповідно до якої в подальшому премії будуть присуджуватися представникам саме цього напряму - адже нагородження відбувається за пропозиціями володарів даної премії. Це, природно, призводить до свого роду накопиченню премій представниками певних наукових напрямів або "шкіл".
Цікаво, до речі, що вчені намагаються або якось протидіяти цьому тискові конкуренції, або ж використати його у власних інтересах. Для вченого, що бажає домогтися визнання і популярності, важливо, щоб результати його досліджень застосовувалися і цитувалися в роботах інших авторів. У США, наприклад, видається великий довідник, який називається "Індекс цитованості" 3. Припустимо, хтось X опублікував колись наукову роботу. За допомогою згаданого довідника можна отримати відсортовані в хронологічному порядку відомості про те, які саме автори, коли і скільки разів посилалися у своїх працях на дану роботу, і таким чином підрахувати, наскільки "цитуємо" наш автор X. Зрозуміло, повагу до вченого визначається не одним лише кількістю посилань на його праці. Можливий, наприклад, такий випадок: хтось X опублікував роботу, де важливість поставленої проблеми незаперечна, а ось підхід до неї або її рішення невірні; багато вчених, які цікавляться тією ж проблематикою, прочитавши цю роботу, опублікують власні уточнення і поправки до неї. На цьому прикладі (а ми взяли крайній випадок) стає ясно, що "Індекс цитованості" може бути лише непрямим свідченням того вплив, яке науковець робить на своїх колег. Втім, подейкують, що деякі американські фірми і університети при оплаті праці співробітників керуються даними "Індексу цитованості", а ті вчені, на роботи яких колеги посилаються частіше, отримують більш високу зарплату. Це знову повертає нас безпосередньо до розглянутого питання про спроби вчених піти від тиску конкуренції. Хоча мова тут йде лише про поодинокі випадки, не типових для більшості вчених, ці випадки все ж видаються, з точки зору синергетики, по-справжньому цікавими. Скориставшись все тим же "Індексом цитування", можна виявити, що де-не-де - особливо у великих країнах - існують групи вчених, які у своїх роботах посилаються майже виключно один на одного, в той час як не входять до групи автори цитуються вкрай рідко, а часто і зовсім не згадуються. Таким чином, члени "клубу" взаємно підвищують один одному частоту посилань на власні роботи, а з нею і ступінь поваги і пошани в наукових колах.
У певному сенсі така поведінка нагадує той спосіб дій, сконцентрованої в одному місці і здатною за рахунок такої концентрації витіснити окремі, "розосереджені", магазини. Оскільки подібних "клубів" у світі чимало, конкуренція між окремими вченими тепер перетворилася на конкуренцію між їх "клубами". Виникнення такого роду "клубів" може здатися, на перший погляд, небезпечним для природного розвитку науки. Дійсно, може статися так, що який-небудь "клуб" займеться розповсюдженням якихось помилкових ідей - безумовно, повністю виключити ймовірність такого розвитку подій не можна. Однак при цьому не слід недооцінювати роль наукової самокритичності, що виникає як наслідок боротьби за пріоритет: саме тому особливо значним досягненням у науці може бути доведення того, що якась з існуючих теорій або ідей помилкова. Цілком можливо також і те, що будь-яка нова ідея, відмінна від ідей, що існують серед членів подібного "клубу" чи наукової школи, буде стикатися при своєму обгрунтуванні зі значними труднощами.
Раніше в таких випадках нову ідею можна було просунути в життя лише зі зміною поколінь у науці. Припустимо, за якогось питання представники старого покоління вчених ніяк не могли зійтися в думках; прийшли в науку слідом за ними вибирають те рішення проблеми, яке їм здається правильним, і забувають про передувала боротьбі. Наш час - а разом з ним і наша наука - змінюється настільки стрімко, що зараз для створення нової парадигми вже навряд чи необхідна зміна поколінь. Кому ж у кінцевому рахунку йде на користь вся ця конкурентна боротьба в науці? Відповідь може вас здивувати: самому людству, якщо заради власного майбутнього воно зуміє відповідально розпорядитися здобутими з такими труднощами знаннями. У підсумку другий і третій пункти з епіграфа до книги Г. Цукерман можуть бути настільки ж важливі і корисні для людства, як і перший, яке стосувалося практичної корисності результатів наукових досліджень.
Конкурентна боротьба між вченими є не що інше, як боротьба за результати; саме результати і є тією метою, що ставить перед собою учений. Наука - це самоорганізована система. Окремі моменти розвитку науки нагадують про процес зародження самого життя-в тому вигляді, в якому уявляють собі цей процес біологи. Спочатку випадково виникли органічні молекули (наприклад, амінокислоти) об'єднуються у все більш крупні освіти, які потім раптом досягають такого стану впорядкованості, яке призводить до переходу на більш високий рівень і появи якихось зовсім нових структур, наділених якісно іншими функціями. У цьому сенсі наукові знання, що виникали як накопичення в більшій чи меншій мірі уривчастих, фрагментарних відомостей, об'єднуються потім на більш високому рівні, утворюючи нову парадигму.
А чи не можна замість очікування подібних "випадковостей" і збирання всіляких "фрагментів", зайнятися систематичним плануванням науки? З наукою справи йдуть майже так само, як з нашими власними думками: ми не можемо примусити себе винайти щось нове або зробити відкриття, просто використавши формулу "Завтра я неодмінно зроблю відкриття або що-небудь винайдений". Доб'ємося ми успіху в своїх починаннях, залежить від багато чого, і не в останню чергу від того, чи правильно складуться в єдину картину окремі "фрагменти" наших думок та ідей - складуться знову-таки самі собою, тобто шляхом самоорганізації. Саме цей емпіричний факт і перетворює планування науки, ведення наукової політики в настільки складна справа.
Однак ми можемо багато чому навчитися, вивчаючи самоорганізуються, у природі: наприклад, постановці загальних цілей, не вдаючись у деталі, заохочення молодих вчених, а також сприяння у спільній роботі, співробітництво та обмін думками представників різних наукових дисциплін. Ідеї часто виявляються досить плідними в декількох різних областях і приносять з собою нове бачення взаємозв'язків між ними, часом навіть веде до проривів у науці. Наприклад, я чув, що ідея серійного виробництва автомобілів осінила Форда, коли він задумливо спостерігав за процесом складання сільськогосподарської техніки.
При всій доброчинності подібних дій не можна не враховувати, що саме видатні вчені володіють особливим "інстинктом" відчувати, що є важливо, що є релевантно, що досяжно, що здійсненно. Фрустрацію у вчених при такому положенні справ можуть викликати насамперед безперестанні закиди в нездатності відкрити щось нове, що виходять від людей не особливо розуміють у науці або навіть зовсім від неї далеких. Здатність щось відкрити означає, власне, вміння відшукати перспективні, багатообіцяючі області - а для цього, крім усього іншого, потрібні і великий досвід наукової роботи, і удача, і той самий "інстинкт".
Якби було можливо спланувати все заздалегідь, передбачити кожне відкриття і винахід, то наука, здається, була б не потрібна нам, а проте досвід історії доводить, що це не так. Багато речей були відкриті випадково, причому раніше ніхто навіть не підозрював про їх існування - прикладом тому можуть послужити рентгенівські промені, значення яких, втім, вчені дуже швидко зуміли оцінити. Звідси випливає висновок: наукова політика має полягати в установці найзагальніших завдань і тенденцій розвитку і залишати при цьому досить місця для самоорганізації.
Один з проявів самої сутності самоорганізованих систем полягає в тому, що і формулювання мети постійно зазнає все нові зміни у відповідності з новими умовами існування системи. У випадку з наукою (і технікою, яку я завжди включаю в поняття "наука") це можливо тільки завдяки постійному діалогу з суспільством: кожна зі сторін - і наука, і суспільство - є неодмінною умовою існування іншого боку. Наука і суспільство існують у справжньому симбіозі, якому необхідно сприяти всюди, де це можливо. У ході такого діалогу відбувається деяке видозміна загальних (іноді навіть надто загальних) цілей, що стоять перед людством, і вони починають звучати, скажімо, так: "Вирішити енергетичну проблему" або "Вирішити проблему раку". Діалог між наукою і суспільством стає тим більше необхідний ще й через зростаючу ворожості, що проявляється людьми стосовно науки: для деяких з них наука і техніка таять в собі якусь загрозу, тільки зокрема через мовним бар'єром, збудованим наукою, - з-за цього бар'єру образ мислення , наміри і вплив науки зрозумілі і доступні далеко не кожній людині. У результаті ми спостерігаємо, як росте у людей відчуття того, що наука і техніка використовується виключно для маніпуляції ними і для придушення їх волі.
Не менш важливу роль (хоча часто її недооцінюють) в поширенні наукових журналів відіграє мова, на якому вони публікуються. Перш такою мовою була латинь, потім у природничих науках це місце зайняв німецьку мову, сьогодні ж мовою світової науки можна вважати англійська. При переході від німецької мови до англійської мав місце "фазовий перехід", який можна точно простежити в часі. У тридцяті роки з Німеччини емігрували багато значні вчені, і їх подальші роботи, які побачили світ у США і Великобританії, були написані вже по-англійськи.
У великих країнах - таких як США - навіть не враховуючи великої кількості бібліотек, контингент платоспроможних читачів досить великий, так що видавництва можуть видавати тут свої журнали в дуже сприятливих умовах і з великою ефективністю. Одночасно ці видавці отримують можливість співпраці з цілим рядом видатних вчених, а це призводить до того, що їх видання починають грати на світовому ринку провідні ролі; з позицій синергетики це положення можна оцінити таким чином: провідні наукові журнали беруть на себе роль параметрів порядку. З цією обставиною знову-таки пов'язаний колосальний експорт ідей, наслідком якого - як стверджують деякі європейські вчені - є інколи не зовсім справедлива оцінка дійсної картини загальносвітової наукової діяльності. Так, наприклад, деякі результати досліджень європейських учених не знаходять справжнього визнання на батьківщині, і в кінці кінців починає здаватися, що всі наукові досягнення потрапляють до нас із США.
Гідний згадки тут і ще один феномен. Варто було б вважати, що вчені кожної окремої країни повинні в рівній мірі приділяти увагу роботам всіх своїх зарубіжних колег. Згідно з моїми особистими спостереженнями, це аж ніяк не так; існує якийсь ухил у напрямку зі сходу на захід. Російські вчені виявляються напрочуд добре обізнані про роботи своїх західних (тобто європейських і американських) колег. Європейські вчені не так вже добре обізнані про результати досліджень, що проводяться в Росії, до певної міри знайомі з роботами європейських же вчених і дуже добре - з публікаціями з США. І нарешті, американські вчені: вся їхня увага поглинута проведеними саме в США дослідженнями. Зрозуміло, я кілька утрирую, тим не менше, я думаю, зі мною погодяться багато моїх колег.
При порівнянні появи нової парадигми, нової основоположної ідеї з фізичним фазовим переходом виникає питання: а чи існують і в духовній сфері "критичні флуктуації" такого роду? Чи існують і тут флуктуації, які супроводжують - а можливо, і випереджальні, що передують - "народження" нової ідеї, флуктуації, які потім виявляться витіснені або поглинені нею? Ці загальні положення знайшли блискуче підтвердження і в області самої синергетики як науки. Власне, практично одночасно з синергетикою на світ з'явилися ще дві ідеї, що мали на меті об'єднання всієї науки. У першу чергу мова йде про теорію катастроф, яка в суспільній свідомості пов'язана з ім'ям Рене Тома. Насправді ж у створенні цієї теорії брали активну участь і інші математики - такі як Е.К. Земан, Т. Постон і В.І. Арнольд. Мабуть, навряд чи до якоїсь іншої математичної теорії нового часу краще підходять рядки Шіллера з "Табори Валленштей-на": "В історії приязнь або ворожнеча його могутній образ спотворюють". Як же взагалі могло трапитися так, що математична теорія - кришталево ясна, абстрактне умопобудови - виявилася пов'язана з настільки експресивним вираженням? Почати слід декілька, можливо, здалеку.
Після того як теорія катастроф отримала широке визнання в математичних колах, на неї за допомогою публікацій науково-популярних статей в міжнародних журналах було звернуто увагу громадськості. На супроводжуючих тексти статей ілюстраціях були показані всілякі катастрофи: зруйновані пожежею або землетрусом будинку, що зійшли з рейок поїзда і т.п. Невже тепер у нашому розпорядженні з'явилася теорія, за допомогою якої стає можливо передбачення таких катастроф? Для відповіді на це питання нам, мабуть, доведеться ще більш поглибитися в предмет. Теорія катастроф в рамках певних математичних рівнянь займається різними макроскопічними змінами - у цьому сенсі теорія катастроф дуже схожа на синергетику, головним об'єктом досліджень якої виявляються різного роду раптово виникають стану. Так, наприклад, теорія катастроф дозволяє вивчити, яким чином відбувається руйнування мосту при критичних навантаженнях - втім, інженери прийшли до тих же результатів і незалежно від теорії катастроф. Однак існує пункт, по відношенню до якого думки розділилися: будь-яка математична теорія, будь-яка математична теорема пов'язані з певними умовами. Скажімо, у початковій школі нас вчать, що сума всіх кутів у трикутнику дорівнює 180 градусам. Пізніше - в університеті або ж у старших класах - ми дізнаємося, що це пов'язано з певною умовою, а саме - з аксіомами, що лежать в основі евклідової геометрії. Якщо на поверхні кулі (припустимо, на глобусі) накреслити трикутник з великих кіл, то сума його кутів зовсім не обов'язково буде дорівнює саме 180 градусів. Аналогічно йде справа і з теорією катастроф: вона пов'язана з так званим потенційним умовою, докладніше зупинятися на якому ми зараз не будемо, тому що пояснення можуть виявитися надто вже спеціальними. Однак для винесення загального судження все ж важливі два моменти, які і будуть приведені.
Безлічі математиків теорія Тома так сподобалася тому, що вона була дуже "красива", адже Том повинен був мати дуже смутні припущення про потенційний умови. З точки ж зору інженерів і натуралістів теорія катастроф у багатьох - і при цьому найважливіших - випадках (наприклад для відкритих систем) просто марна, тому що в цих випадках потенційне умова взагалі не виконується. Можна довести, що у відкритих системах воно принципово неможливо; іншими словами, у всіх відкритих системах, а також у більшості закритих систем, природні процеси протікають у відповідності із зовсім іншими, ніж постуліруемое теорією катастроф, закономірностями.
Отже, теорія катастроф спочатку була прийнята із захопленням, але потім раптом піддалася різкій критиці. Г.Б. Колат опублікував на цю тему статтю під назвою "The Emperor Has No Clothes" - "А король-то голий!".
Назва статті - натяк на відому казку мудрого датського письменника Ганса Крістіана Андерсена (1805-1875). У цій казці розповідається про те, як до одного королю з'явилися чужинці, які стверджували, ніби вони вміють ткати чудові тканини і шити з них прекрасні вбрання, які мають чарівну властивість бути невидимими для дурнів. І ось спритні ткачі починають "ткати" - та тільки тканина при цьому ніхто не бачить, хоч і не вирішується зізнатися в цьому, побоюючись уславитися дурнем. Нарешті відбулося велике хода, у якій брав участь і сам король у своєму новому "сукню", і всі навколо дивувалися і захоплювалися красою цього наряду (до речі, цю казку можна вважати внеском Андерсена у вивчення теми "громадська думка"). Захоплення тривали до тих пір, поки якийсь хлопчисько не вигукнув: "А король-то голий!"
Атака на теорію катастроф, розпочата як Г.Б. Колат, так і X.І. Зуссманом і Р.С. Цалер, викликала шквал обурення з боку тих, хто цю теорію застосовував, що й знайшло своє відображення в численних листах-статтях в журнали, що опублікували в свій час статтю Колат. Сьогодні в основному переважає стриманий науковий підхід, нехай навіть спочатку це і не кидається в очі - ми спостерігаємо тут знайоме нам по фазовим переходам повільне згасання критичних флуктуації. На даний момент в середовищі вчених все більше стверджується думка - свого роду колективне усвідомлення - про те, що теорія катастроф застосовна лише в обмеженій і дуже спеціальної області. Додатково до всього, сам Том заперечує існування флуктуації. Висловивши цю думку на одному з організованих мною симпозіумів із синергетики, Том зіткнувся з явним здивуванням, що виникли серед фізиків; із прикладів, стає абсолютно ясно, що флуктуації найчастіше грають головну роль в багатьох синергетичних процесах.
Ще одна цікава спроба уніфікації наукового підходу до досліджень природи була зроблена Іллею Пригожиним, і в основі її лежали результати вивчення Пригожиним хімічних і біологічних процесів. Пригожий розрізняв при цьому два типи структур: такі, що, виникнувши, зберігаються і без подальшого припливу до них енергії ззовні (наприклад, кристали), і такі, які продовжують своє існування лише до тих пір, поки ззовні надходить енергія, а в деяких випадках і матерія. Прикладом останнього типу можуть служити комірчасті структури, які утворюються в шарі рідини, постійно підігрівається знизу. Безперервно подводимая до рідини теплова енергія частково перетворюється в енергію руху гексагональних осередків. Ті ж структури, що виникають в рідині, досягають стабільного, стійкого стану, оскільки рух осередків супроводжується постійними втратами енергії внаслідок тертя; відбувається "розсіяння" енергії, або - кажучи мовою науки - дисипація енергії. Для позначення таких структур Пригожий використовував термін "дисипативні структури".
Освіта дисипативних структур має відбуватися у відповідності з певним універсальним принципом. Цей принцип, встановлений П. Глансдорфом та І. Пригожиним, описує, яким чином на мікроскопічному рівні дисипативні процеси призводять до зростання ентропії, або, інакше, до хаосу. Як показали дослідження, проведені Рольфом Ландауер і Рональдом Ф. Фоксом, принцип цей, на жаль, не універсальний, і крім того, не завжди узгоджується з так званою функцією Ляпунова. (Сенс цієї функції, до речі, дуже легко уявити: подібно потенційному ландшафту, за яким катається кулька, що символізує стан системи, функція Ляпунова показує, чи прагне розглянута система до стійкого стану) Хоча ця обставина, мабуть, може представляти інтерес тільки для експертів, можна поглянути на проблему і з іншого боку: описуваний принцип виявляється не в змозі передбачити, які саме "дисипативні структури" можуть виникнути в тому чи іншому конкретному випадку; принцип цей не зміг дати прогнозу ні щодо властивостей лазерного світла, ні щодо форми осередків Бенара - вже не раз згадуваних нами гексагональних структур, що виникають у нагрівається знизу рідини. Зробити такий прогноз вдається лише за допомогою математичних методів, використовуваних в синергетики (або навіть спеціально для цієї мети розроблених).
Великих успіхів домоглися вчені, такі іншим шляхом, також прокладених представниками брюссельської школи Пригожина. Суть його полягає в математичній формулюванні та розробці хімічної моделі, яка містить механізми для запуску макроскопічних коливань концентрації двох речовин, а також їх просторових структур. У рамках цієї моделі два хімічні речовини повинні вступати в реакцію один з одним відповідно до певних правил і дифундувати в одному або у двох вимірах (як на промокальним папері), аналогічно тому, як це відбувається в моделі Гірера і Мейнхардта, вже обговорювалася нами раніше у зв'язку з біологічним морфогенезом. Обидві ці моделі можна розглядати як істотно розширену модель Тьюрінга. Модель Тьюрінга покликана була описати протягом хімічної реакції, що забезпечує такий обмін речовин між двома клітинами, який приводив би до "клітинної диференціації". Що ж стосується подальших робіт представників брюссельської школи, то вони в цілому взяли напрямок, в якому з самого початку велися синергетичні дослідження, наприклад, того ж лазера.
Слід згадати про такий "дітище науки", як теорія хаосу. Найчастіше до теорії хаосу відносять буквально все, що перш розроблялося в рамках синергетики, і зокрема - закономірності процесів самоорганізації. Однак ми вже мали можливість переконатися в тому, що теорія хаосу вивчає тільки абсолютно певний пласт феноменів, пов'язаних з самоорганізацією. Оскільки при самоорганізації найважливішу роль грає нелінійна взаємодія, синергетику (і не тільки її) іменують "нелінійної динамікою" або навіть "теорією динамічних систем", хоча при цьому виявляються "звалені в одну купу" зовсім різні поняття. Наприклад, теорія динамічних систем повністю ігнорує флуктуації, які мають для синергетики ключове значення. У цілому ж ситуація нагадує одну з описаних нами вище: якась фірма, випустивши на ринок абсолютно новий і до того ж вдалий продукт, несподівано для себе раптом виявляє існування фірм-конкурентів.
У певному сенсі така поведінка нагадує той спосіб дій, сконцентрованої в одному місці і здатною за рахунок такої концентрації витіснити окремі, "розосереджені", магазини. Оскільки подібних "клубів" у світі чимало, конкуренція між окремими вченими тепер перетворилася на конкуренцію між їх "клубами". Виникнення такого роду "клубів" може здатися, на перший погляд, небезпечним для природного розвитку науки. Дійсно, може статися так, що який-небудь "клуб" займеться розповсюдженням якихось помилкових ідей - безумовно, повністю виключити ймовірність такого розвитку подій не можна. Однак при цьому не слід недооцінювати роль наукової самокритичності, що виникає як наслідок боротьби за пріоритет: саме тому особливо значним досягненням у науці може бути доведення того, що якась з існуючих теорій або ідей помилкова. Цілком можливо також і те, що будь-яка нова ідея, відмінна від ідей, що існують серед членів подібного "клубу" чи наукової школи, буде стикатися при своєму обгрунтуванні зі значними труднощами.
Раніше в таких випадках нову ідею можна було просунути в життя лише зі зміною поколінь у науці. Припустимо, за якогось питання представники старого покоління вчених ніяк не могли зійтися в думках; прийшли в науку слідом за ними вибирають те рішення проблеми, яке їм здається правильним, і забувають про передувала боротьбі. Наш час - а разом з ним і наша наука - змінюється настільки стрімко, що зараз для створення нової парадигми вже навряд чи необхідна зміна поколінь. Кому ж у кінцевому рахунку йде на користь вся ця конкурентна боротьба в науці? Відповідь може вас здивувати: самому людству, якщо заради власного майбутнього воно зуміє відповідально розпорядитися здобутими з такими труднощами знаннями. У підсумку другий і третій пункти з епіграфа до книги Г. Цукерман можуть бути настільки ж важливі і корисні для людства, як і перший, яке стосувалося практичної корисності результатів наукових досліджень.
Конкурентна боротьба між вченими є не що інше, як боротьба за результати; саме результати і є тією метою, що ставить перед собою учений. Наука - це самоорганізована система. Окремі моменти розвитку науки нагадують про процес зародження самого життя-в тому вигляді, в якому уявляють собі цей процес біологи. Спочатку випадково виникли органічні молекули (наприклад, амінокислоти) об'єднуються у все більш крупні освіти, які потім раптом досягають такого стану впорядкованості, яке призводить до переходу на більш високий рівень і появи якихось зовсім нових структур, наділених якісно іншими функціями. У цьому сенсі наукові знання, що виникали як накопичення в більшій чи меншій мірі уривчастих, фрагментарних відомостей, об'єднуються потім на більш високому рівні, утворюючи нову парадигму.
А чи не можна замість очікування подібних "випадковостей" і збирання всіляких "фрагментів", зайнятися систематичним плануванням науки? З наукою справи йдуть майже так само, як з нашими власними думками: ми не можемо примусити себе винайти щось нове або зробити відкриття, просто використавши формулу "Завтра я неодмінно зроблю відкриття або що-небудь винайдений". Доб'ємося ми успіху в своїх починаннях, залежить від багато чого, і не в останню чергу від того, чи правильно складуться в єдину картину окремі "фрагменти" наших думок та ідей - складуться знову-таки самі собою, тобто шляхом самоорганізації. Саме цей емпіричний факт і перетворює планування науки, ведення наукової політики в настільки складна справа.
Однак ми можемо багато чому навчитися, вивчаючи самоорганізуються, у природі: наприклад, постановці загальних цілей, не вдаючись у деталі, заохочення молодих вчених, а також сприяння у спільній роботі, співробітництво та обмін думками представників різних наукових дисциплін. Ідеї часто виявляються досить плідними в декількох різних областях і приносять з собою нове бачення взаємозв'язків між ними, часом навіть веде до проривів у науці. Наприклад, я чув, що ідея серійного виробництва автомобілів осінила Форда, коли він задумливо спостерігав за процесом складання сільськогосподарської техніки.
При всій доброчинності подібних дій не можна не враховувати, що саме видатні вчені володіють особливим "інстинктом" відчувати, що є важливо, що є релевантно, що досяжно, що здійсненно. Фрустрацію у вчених при такому положенні справ можуть викликати насамперед безперестанні закиди в нездатності відкрити щось нове, що виходять від людей не особливо розуміють у науці або навіть зовсім від неї далеких. Здатність щось відкрити означає, власне, вміння відшукати перспективні, багатообіцяючі області - а для цього, крім усього іншого, потрібні і великий досвід наукової роботи, і удача, і той самий "інстинкт".
Якби було можливо спланувати все заздалегідь, передбачити кожне відкриття і винахід, то наука, здається, була б не потрібна нам, а проте досвід історії доводить, що це не так. Багато речей були відкриті випадково, причому раніше ніхто навіть не підозрював про їх існування - прикладом тому можуть послужити рентгенівські промені, значення яких, втім, вчені дуже швидко зуміли оцінити. Звідси випливає висновок: наукова політика має полягати в установці найзагальніших завдань і тенденцій розвитку і залишати при цьому досить місця для самоорганізації.
Один з проявів самої сутності самоорганізованих систем полягає в тому, що і формулювання мети постійно зазнає все нові зміни у відповідності з новими умовами існування системи. У випадку з наукою (і технікою, яку я завжди включаю в поняття "наука") це можливо тільки завдяки постійному діалогу з суспільством: кожна зі сторін - і наука, і суспільство - є неодмінною умовою існування іншого боку. Наука і суспільство існують у справжньому симбіозі, якому необхідно сприяти всюди, де це можливо. У ході такого діалогу відбувається деяке видозміна загальних (іноді навіть надто загальних) цілей, що стоять перед людством, і вони починають звучати, скажімо, так: "Вирішити енергетичну проблему" або "Вирішити проблему раку". Діалог між наукою і суспільством стає тим більше необхідний ще й через зростаючу ворожості, що проявляється людьми стосовно науки: для деяких з них наука і техніка таять в собі якусь загрозу, тільки зокрема через мовним бар'єром, збудованим наукою, - з-за цього бар'єру образ мислення , наміри і вплив науки зрозумілі і доступні далеко не кожній людині. У результаті ми спостерігаємо, як росте у людей відчуття того, що наука і техніка використовується виключно для маніпуляції ними і для придушення їх волі.
Конкуренція серед наукових журналів
Принцип конкурентної боротьби, чи йде мова про фізику, про економічні науках або про соціологію, дійсний не тільки в наукових колах, але і серед, наприклад, наукових журналів. Для висвітлення подій, що відбуваються в нових галузях науки, виникають нові журнали; в той же час приходять у занепад журнали вже існуючі. При цьому в рівній мірі важливу роль грають і питання наукового престижу, і економічні обставини. Припустимо, кілька журналів завдяки опублікованим в них робіт значних вчених набувають більшої ваги в наукових колах, ніж інші видання. Саме в ці журнали і буде в результаті надходити безліч статей, що претендують на публікацію (і проходять відбір у референтів). Таким чином, тиражі їх ростуть, а разом з цим відбувається усе більш широке поширення стали престижними журналів. Однак фінансові можливості бібліотек обмежені; ця обставина веде до неминучої загибелі інших видань: у зв'язку зі зниженням попиту на свої видання, видавці - щоб уникнути остаточного економічного краху - змушені встановлювати для покупців більш високі ціни, однак це лише прискорює загибель журналу, так як бібліотеки виявляються і зовсім не готові до того, щоб купувати ті ж журнали, але вже дорожче.Не менш важливу роль (хоча часто її недооцінюють) в поширенні наукових журналів відіграє мова, на якому вони публікуються. Перш такою мовою була латинь, потім у природничих науках це місце зайняв німецьку мову, сьогодні ж мовою світової науки можна вважати англійська. При переході від німецької мови до англійської мав місце "фазовий перехід", який можна точно простежити в часі. У тридцяті роки з Німеччини емігрували багато значні вчені, і їх подальші роботи, які побачили світ у США і Великобританії, були написані вже по-англійськи.
У великих країнах - таких як США - навіть не враховуючи великої кількості бібліотек, контингент платоспроможних читачів досить великий, так що видавництва можуть видавати тут свої журнали в дуже сприятливих умовах і з великою ефективністю. Одночасно ці видавці отримують можливість співпраці з цілим рядом видатних вчених, а це призводить до того, що їх видання починають грати на світовому ринку провідні ролі; з позицій синергетики це положення можна оцінити таким чином: провідні наукові журнали беруть на себе роль параметрів порядку. З цією обставиною знову-таки пов'язаний колосальний експорт ідей, наслідком якого - як стверджують деякі європейські вчені - є інколи не зовсім справедлива оцінка дійсної картини загальносвітової наукової діяльності. Так, наприклад, деякі результати досліджень європейських учених не знаходять справжнього визнання на батьківщині, і в кінці кінців починає здаватися, що всі наукові досягнення потрапляють до нас із США.
Гідний згадки тут і ще один феномен. Варто було б вважати, що вчені кожної окремої країни повинні в рівній мірі приділяти увагу роботам всіх своїх зарубіжних колег. Згідно з моїми особистими спостереженнями, це аж ніяк не так; існує якийсь ухил у напрямку зі сходу на захід. Російські вчені виявляються напрочуд добре обізнані про роботи своїх західних (тобто європейських і американських) колег. Європейські вчені не так вже добре обізнані про результати досліджень, що проводяться в Росії, до певної міри знайомі з роботами європейських же вчених і дуже добре - з публікаціями з США. І нарешті, американські вчені: вся їхня увага поглинута проведеними саме в США дослідженнями. Зрозуміло, я кілька утрирую, тим не менше, я думаю, зі мною погодяться багато моїх колег.
Синергетика про синергетики
Синергетика відноситься до числа тих небагатьох наукових дисциплін, які можуть застосувати свої принципи до самих себе. Синергетика поводиться цілком аналогічно виникла в якійсь окремій галузі науки нової парадигми, в світлі якої процеси, що сприймалися до цих пір як різні, виявляються пов'язані якимось єдністю: синергетика так само дозволяє розглядати з єдиних позицій явища абсолютно різною, здавалося б, природи, до цих пір перебували під наглядом різних ж наукових дисциплін. Коли я стояв біля самих витоків синергетики, це справа здавалася мені дуже відчайдушним підприємством, в ході якого дуже легко втратити своє ім'я і репутацію в науковому світі. На той момент твердження про існування якихось універсальних закономірностей уявлялося сміливим і навіть ризикованим. Проте незабаром прийшло - "дозріло" - час, коли ідея синергетики виявилася визнана, просунулася і поширилася досить широко. Так синергетика сама стала типовим прикладом виникнення нової науки.При порівнянні появи нової парадигми, нової основоположної ідеї з фізичним фазовим переходом виникає питання: а чи існують і в духовній сфері "критичні флуктуації" такого роду? Чи існують і тут флуктуації, які супроводжують - а можливо, і випереджальні, що передують - "народження" нової ідеї, флуктуації, які потім виявляться витіснені або поглинені нею? Ці загальні положення знайшли блискуче підтвердження і в області самої синергетики як науки. Власне, практично одночасно з синергетикою на світ з'явилися ще дві ідеї, що мали на меті об'єднання всієї науки. У першу чергу мова йде про теорію катастроф, яка в суспільній свідомості пов'язана з ім'ям Рене Тома. Насправді ж у створенні цієї теорії брали активну участь і інші математики - такі як Е.К. Земан, Т. Постон і В.І. Арнольд. Мабуть, навряд чи до якоїсь іншої математичної теорії нового часу краще підходять рядки Шіллера з "Табори Валленштей-на": "В історії приязнь або ворожнеча його могутній образ спотворюють". Як же взагалі могло трапитися так, що математична теорія - кришталево ясна, абстрактне умопобудови - виявилася пов'язана з настільки експресивним вираженням? Почати слід декілька, можливо, здалеку.
Після того як теорія катастроф отримала широке визнання в математичних колах, на неї за допомогою публікацій науково-популярних статей в міжнародних журналах було звернуто увагу громадськості. На супроводжуючих тексти статей ілюстраціях були показані всілякі катастрофи: зруйновані пожежею або землетрусом будинку, що зійшли з рейок поїзда і т.п. Невже тепер у нашому розпорядженні з'явилася теорія, за допомогою якої стає можливо передбачення таких катастроф? Для відповіді на це питання нам, мабуть, доведеться ще більш поглибитися в предмет. Теорія катастроф в рамках певних математичних рівнянь займається різними макроскопічними змінами - у цьому сенсі теорія катастроф дуже схожа на синергетику, головним об'єктом досліджень якої виявляються різного роду раптово виникають стану. Так, наприклад, теорія катастроф дозволяє вивчити, яким чином відбувається руйнування мосту при критичних навантаженнях - втім, інженери прийшли до тих же результатів і незалежно від теорії катастроф. Однак існує пункт, по відношенню до якого думки розділилися: будь-яка математична теорія, будь-яка математична теорема пов'язані з певними умовами. Скажімо, у початковій школі нас вчать, що сума всіх кутів у трикутнику дорівнює 180 градусам. Пізніше - в університеті або ж у старших класах - ми дізнаємося, що це пов'язано з певною умовою, а саме - з аксіомами, що лежать в основі евклідової геометрії. Якщо на поверхні кулі (припустимо, на глобусі) накреслити трикутник з великих кіл, то сума його кутів зовсім не обов'язково буде дорівнює саме 180 градусів. Аналогічно йде справа і з теорією катастроф: вона пов'язана з так званим потенційним умовою, докладніше зупинятися на якому ми зараз не будемо, тому що пояснення можуть виявитися надто вже спеціальними. Однак для винесення загального судження все ж важливі два моменти, які і будуть приведені.
Безлічі математиків теорія Тома так сподобалася тому, що вона була дуже "красива", адже Том повинен був мати дуже смутні припущення про потенційний умови. З точки ж зору інженерів і натуралістів теорія катастроф у багатьох - і при цьому найважливіших - випадках (наприклад для відкритих систем) просто марна, тому що в цих випадках потенційне умова взагалі не виконується. Можна довести, що у відкритих системах воно принципово неможливо; іншими словами, у всіх відкритих системах, а також у більшості закритих систем, природні процеси протікають у відповідності із зовсім іншими, ніж постуліруемое теорією катастроф, закономірностями.
Отже, теорія катастроф спочатку була прийнята із захопленням, але потім раптом піддалася різкій критиці. Г.Б. Колат опублікував на цю тему статтю під назвою "The Emperor Has No Clothes" - "А король-то голий!".
Назва статті - натяк на відому казку мудрого датського письменника Ганса Крістіана Андерсена (1805-1875). У цій казці розповідається про те, як до одного королю з'явилися чужинці, які стверджували, ніби вони вміють ткати чудові тканини і шити з них прекрасні вбрання, які мають чарівну властивість бути невидимими для дурнів. І ось спритні ткачі починають "ткати" - та тільки тканина при цьому ніхто не бачить, хоч і не вирішується зізнатися в цьому, побоюючись уславитися дурнем. Нарешті відбулося велике хода, у якій брав участь і сам король у своєму новому "сукню", і всі навколо дивувалися і захоплювалися красою цього наряду (до речі, цю казку можна вважати внеском Андерсена у вивчення теми "громадська думка"). Захоплення тривали до тих пір, поки якийсь хлопчисько не вигукнув: "А король-то голий!"
Атака на теорію катастроф, розпочата як Г.Б. Колат, так і X.І. Зуссманом і Р.С. Цалер, викликала шквал обурення з боку тих, хто цю теорію застосовував, що й знайшло своє відображення в численних листах-статтях в журнали, що опублікували в свій час статтю Колат. Сьогодні в основному переважає стриманий науковий підхід, нехай навіть спочатку це і не кидається в очі - ми спостерігаємо тут знайоме нам по фазовим переходам повільне згасання критичних флуктуації. На даний момент в середовищі вчених все більше стверджується думка - свого роду колективне усвідомлення - про те, що теорія катастроф застосовна лише в обмеженій і дуже спеціальної області. Додатково до всього, сам Том заперечує існування флуктуації. Висловивши цю думку на одному з організованих мною симпозіумів із синергетики, Том зіткнувся з явним здивуванням, що виникли серед фізиків; із прикладів, стає абсолютно ясно, що флуктуації найчастіше грають головну роль в багатьох синергетичних процесах.
Ще одна цікава спроба уніфікації наукового підходу до досліджень природи була зроблена Іллею Пригожиним, і в основі її лежали результати вивчення Пригожиним хімічних і біологічних процесів. Пригожий розрізняв при цьому два типи структур: такі, що, виникнувши, зберігаються і без подальшого припливу до них енергії ззовні (наприклад, кристали), і такі, які продовжують своє існування лише до тих пір, поки ззовні надходить енергія, а в деяких випадках і матерія. Прикладом останнього типу можуть служити комірчасті структури, які утворюються в шарі рідини, постійно підігрівається знизу. Безперервно подводимая до рідини теплова енергія частково перетворюється в енергію руху гексагональних осередків. Ті ж структури, що виникають в рідині, досягають стабільного, стійкого стану, оскільки рух осередків супроводжується постійними втратами енергії внаслідок тертя; відбувається "розсіяння" енергії, або - кажучи мовою науки - дисипація енергії. Для позначення таких структур Пригожий використовував термін "дисипативні структури".
Освіта дисипативних структур має відбуватися у відповідності з певним універсальним принципом. Цей принцип, встановлений П. Глансдорфом та І. Пригожиним, описує, яким чином на мікроскопічному рівні дисипативні процеси призводять до зростання ентропії, або, інакше, до хаосу. Як показали дослідження, проведені Рольфом Ландауер і Рональдом Ф. Фоксом, принцип цей, на жаль, не універсальний, і крім того, не завжди узгоджується з так званою функцією Ляпунова. (Сенс цієї функції, до речі, дуже легко уявити: подібно потенційному ландшафту, за яким катається кулька, що символізує стан системи, функція Ляпунова показує, чи прагне розглянута система до стійкого стану) Хоча ця обставина, мабуть, може представляти інтерес тільки для експертів, можна поглянути на проблему і з іншого боку: описуваний принцип виявляється не в змозі передбачити, які саме "дисипативні структури" можуть виникнути в тому чи іншому конкретному випадку; принцип цей не зміг дати прогнозу ні щодо властивостей лазерного світла, ні щодо форми осередків Бенара - вже не раз згадуваних нами гексагональних структур, що виникають у нагрівається знизу рідини. Зробити такий прогноз вдається лише за допомогою математичних методів, використовуваних в синергетики (або навіть спеціально для цієї мети розроблених).
Великих успіхів домоглися вчені, такі іншим шляхом, також прокладених представниками брюссельської школи Пригожина. Суть його полягає в математичній формулюванні та розробці хімічної моделі, яка містить механізми для запуску макроскопічних коливань концентрації двох речовин, а також їх просторових структур. У рамках цієї моделі два хімічні речовини повинні вступати в реакцію один з одним відповідно до певних правил і дифундувати в одному або у двох вимірах (як на промокальним папері), аналогічно тому, як це відбувається в моделі Гірера і Мейнхардта, вже обговорювалася нами раніше у зв'язку з біологічним морфогенезом. Обидві ці моделі можна розглядати як істотно розширену модель Тьюрінга. Модель Тьюрінга покликана була описати протягом хімічної реакції, що забезпечує такий обмін речовин між двома клітинами, який приводив би до "клітинної диференціації". Що ж стосується подальших робіт представників брюссельської школи, то вони в цілому взяли напрямок, в якому з самого початку велися синергетичні дослідження, наприклад, того ж лазера.
Слід згадати про такий "дітище науки", як теорія хаосу. Найчастіше до теорії хаосу відносять буквально все, що перш розроблялося в рамках синергетики, і зокрема - закономірності процесів самоорганізації. Однак ми вже мали можливість переконатися в тому, що теорія хаосу вивчає тільки абсолютно певний пласт феноменів, пов'язаних з самоорганізацією. Оскільки при самоорганізації найважливішу роль грає нелінійна взаємодія, синергетику (і не тільки її) іменують "нелінійної динамікою" або навіть "теорією динамічних систем", хоча при цьому виявляються "звалені в одну купу" зовсім різні поняття. Наприклад, теорія динамічних систем повністю ігнорує флуктуації, які мають для синергетики ключове значення. У цілому ж ситуація нагадує одну з описаних нами вище: якась фірма, випустивши на ринок абсолютно новий і до того ж вдалий продукт, несподівано для себе раптом виявляє існування фірм-конкурентів.