автореферат диссертации по философии, специальность ВАК РФ 09.00.08
диссертация на тему: Методологические основания синтеза экологического знания

Полный текст автореферата диссертации по теме "Методологические основания синтеза экологического знания"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

Специализированный Совет Д 053.05.72 по философским наукам при МГУ

На правах рукописи УДК 1 МИ

МЕЛИК-ГАЙКАЗЯН Ирина Вигеновна

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ СИНТЕЗА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ

(Специальность 09.00.08 — философские вопросы естествознания и техники)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук

Москва 1991

Диссертация выполнена на кафедре философии Томского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнического института имени С. М. Кирова

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор философских наук, профессор В. А. Дмитриенко

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор философских наук, профессор В. П. Казарян доктор философских наук, профессор Ф. И. Гиренок

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ: кафедра философии Московского авиационного института

Защита диссертации состоится « года

в « /5"°^» часов па заседании специализированного совета (шифр Д 053.05.72) по философским наукам при МГУ имени М. В. Ломоносова, по адресу: Москва, Ленинские горы, 1-й корпус гуманитарных факультетов, философский факультет, 11 этаж, аудитория .

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале гуманитарных факультетов МГУ имени М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан « » 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор философских наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Существо экологических проблем оценивается с разных позиций. НО, по-видимому, особенностью деятельности человека в XX веке стали необра-' пике изменения природы. Новое качество прпродопрэобрэзущей деятельности и открывшиеся только в самое последнее время возможности изучения необратимых процессов самоорганизации ставят ряд методологических и теоретических задач, требущих философского осмысления. Осознание глобальности воздействий, предопредели ищих изменения условий казни будущих поколений, и духовная потребность общества в гармонизации отношений с природой становятся необходимыми для выживания человечества.

Необратимость изменений сопровождается такими непредвиденными, неожиданными результатами антропогенных воздействий, которые не являются целью природопреобразования, что выдвигает методологическую проблему поиска адекватных средств изучения сложных экологических систем. Экологическое знание складывалось в основном под влиянием классических представлений естественной науки. Это отразилось, например, в сохранении традиций использования представлений о преимущественно равновесных процессах, изучаемых линейной термодинамикой. Вместе с тем, в течение последних лет в научном знании совершен прорыв в области теории сакоорга-низации.Давнее представление философов о самодвижении материи получило конкретно-научное обоснование в концепции самоорганизации, описыващей единство мира на основе идей самопроизвольных изменений организации систем, переходов от хаоса к порядку, резкого изменения состояния системы при плавном изменении ее параметров.Это привело к новому видению мира и построению теории (синергетики), которая акцентирует внимание на обратных связях внутри системы,нелинейных соотношениях, неустойчивости, когда малый сигнал на входе системы может вызвать сколь угодно сильный отклик на выходе.Все это важно для экологических систем, ибо выработка экологического императива, невозможна без сформированного экологического знания о функционировании, этих систем - их эволюции, скачкообразных переходах, роли стохастических процессов, множественности путей развития. Этот подход отвечает современному уровню естествознания, которое все глубже исследует "взаимосвязи между вещами и процессами реального мира, их возникновение и развитие. Если в мире все предметы и процессы во взаимосвязи и взаимодействии, то и научное познание должно адекватно передать эту взаимосвязь, единство и целостность"1*.

В последние годы произошли существенные изменения в представлениях

■1) Рузавин Г.М. Системный подход и единство научного знания //Единство научного знания.- М.: Наука, 1988, С.гзз.

- г -

об окрухашцем нас мире, проявляющем плюралистичность, неравновесность, разупорядоченность, неустойчивость, повышенную чувствительность к ходу времени. Последнее обусловило использование нового концептуального понятийного шпарата, отразившего существенную связь известных терминов: обратные связи, диссипативные структуры, бифуркации,странный аттрактор, алгоритмическая сложность, марковские цепи, энтропийно-информационные процессы и т.д.С развитием компьютерной техники появилась надеяда получать решения нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих эволюцию самоорганизующихся систем.

Коэволюционное развитие природы и общества предполагает выработку экологического императива как систему запретов и регламентации деятельности на основе обобщающих принципов фундаментальной науки. В связи с этим возникает необходимость методологической оценки экологического знания как со стороны его адекватности современной экологической ситуации, так и в плане соответствия современным обобщающим теориям и концепциям.Все это создает перспективу "нового диалога человека с природой", с помощью которого возможна научная разработка надлежащих масштабов и критериев для оценки глобальных проблем современности.

Актуальность темы исследования определяется, в основном.неоднозна-чностью прогнозов последствий экспоненциально расширяющихся масштабов проникновения искусственного в естественные процессы (превышающие способности саморегуляции биосферы )и стремлением преодоления кризисной ситуации с позиций деятельности (ее силового характера) на основании интеллектуального и поведенческого опыта прошлых времен. В связи с этим все большее значение приобретает методологический анализ современной экологии, призванной находить пути оптимизации отношений природы и общества, но до сих пор не опирающейся на единую фундаментальную теорию,не вырабо тавшей своих специфических методов, адекватных сложности стоящих перед нею задач. Актуальность теш исследования обусловливается специфическими особенностями теоретико-познавательной ситуации,сложившейся в сфере проблем экологии, требуидей философско-методологического обобщения. Необходимо подчэркнуть, что выработка нравственной компоненты экологического императива основывается на двух мировоззренческих подходах,на двуз доминантах мышления - западного и восточного. Их слияние на основе взаимопроникновения культурных традиций и стереотипов мышления представляет собой процесс, длительный во времени.По-видимому, инвариантом самых различных систем теоретического уровня мировосприятия является наука, Поэтому представляется конструктивной выработка экологического императива на рационально-теоретической основе. В состав наук экологического цикла входит несколько десятков специальных дисциплин, органически свя-

занных со сферами технического,гуманитарного и естественнонаучного знания. Экологическое знание дифференцировано по признакам принадлежности предметной области каждой из этих наук,которые разделены по формам движения материи, иерархическим уровнем ее строения и степени сложности изучаемых систем.В связи с этим необходим методологический поиск синтеза экологического знания, позволявший на общенаучной основе, использовать естественный изоморфизм системно-структурных свойств объектов в природе и обществе.

Аналитическая традиция способствовала раздробленному (на мир науки, мир философии и духовный мир) миропостижению человека.Результатом этой тенденции,доминировавшей в истории развития культуры вплоть до настоящего времени,явилось разложение целостного образа мировосприятия,что в-значительной степени инициировало экологическую проблематику. Обсуждение понятия экологического синтеза, то есть синтеза деятельности,ее духовных оснований и знания,позволяет обозначить границы проблемного поля задач, решаемых рациональным путем.

Цель и задачи исследования. Цель работы - выдвинуть теоретико-методологический вариант синтеза экологического знания на основе общенаучных подходов и концепции самоорганизации. .

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих основных задач:

- выяснить потенциальные возможности биосферного класса наук и экологического знания в разрешении проблем современной экологической ситуации;

.- проанализировать методологическое значение общенаучных подходов в исследовании основных видов взаимодействий между экосистемой и окружающей средой;

- выявить роль информационных процессов в самоорганизации физико-химических и биологических систем;

- исследовать методологический потенциал теории самоорганизации в решении экологических задач на основе концепции,реализующей синтез информационного и термодинамического подходов.

Методологическую основу диссертации составили диалектико-материа-листический подход к осмыслении Природы, методология исследования объектов как систем (А.А.Богданов), принципы биосферного мировоззрения (В.И. Вернадский) и теоретические основания нового диалога человека с природой (И.Р.Пригожин).

Степень разработанности темы. Экологическая проблема возникла как отклик на поставленное "на поток" преобразунцее природу производство, ориентированное на наращивание материального богатства, в связи с этим

возникает необходимость соизмерения обществом своих потребностей и способов их удовлетворения с пределами допустимых нагрузок на биосферу. При помощи современного научного знания и углубленного диалога культур следует найти способы формирования новых оснований и принципов построения взаимоотношений с природой. При анализе экологии как формы мировоззрения использованы результаты,полученные советскими и зарубежными учеными: во-первых, для анализа взаимоотношений человека и природы как философской проблемы (Ф.И.Гиренок,Э.В.Гирусов,А.А.Горелов,Р.С.Карпинская, В.С.Лямин.И.Б.Новик); во-вторых, в исследовании исторического и культурологического аспектов проблемы (Л.Ы.Баткин.Н.А.Бердяев.Е.В.Боголзобова, Т. П. Григорьева, А.Я.Гуревич, Н.И.Конрад, Ю.М.Лотман,Ы.К.Мамардашвили,В.Н. М8£уев,Л.И.Новикова,Е.Б.Рашковский,А.Дк.Гойнби,С.Л.2ранк).В методологическом анализе экологии как науки использованы работы Л.С.Берга,Ы.И.Бу-дыко, А.Г.Воронов, В.П.Казначеева, Н.Н.Моисеева, А. И.Перельмана, Н.Ф.Реймер-са,А.Ы.Рябчикова.Н.В.Тимофеева-Ресовского, Г.Х.Хильми, А.Л.Яншина. Для определения роли учения о биосфере в исследовании экологических проблем использованы работы В.Ы.Федорова.

Для понимания категориального строения современного научного знания и тенденций его развития большое значение для нас имели труды Б.В. Бирюкова,И.В.Блауберга,В.С.Готта.В.А.Длитриенко,В.П.Казарян,Р.С.Карпинской, П.Н.Копнина, Т. Куна, С.Т.Ь5елжина,Г.И.Рузавина, Э.Г.Юдина.

Самоорганизация искусственных и живых систем изучается кибернетикой, показавшей,что существенную роль в образовании структуры системы играют информационные процессы. Естественно предполонить, что установленная синергетикой общность алгоритмов самоорганизации всех систем, в том числе неорганических физико-химических, составляющих важный компонент экосистем, в значительной мере определяется участием в них информации - ее генерацией, рецепцией, повышением ценности.

Для философако-мэтодологичэского осмысления'понятия "информация" были проанализированы взгляда ряда авторов на природу информации (Л. Бриллюэн, 'Ы.В.Волькенштейн,В.М.Глушков,Г.Кастлер,Е.В.Котова,И.И.Новнк, Т.Павлов, Ю.П.Петров, Е.А.Седов, М.И.Сетров,А.В.Соколов,Ф.П.Тарасенко, А.Д.Урсул, Д.С.Чернавский, К.Е.Шеннон).

В настоящее время активно обсувдается методологическое значение концепции самоорганизации в системе научного знания. Отмечены прямые и обратные связи с ней целого ряда наук, изучены ингративные факторы и тенденции синтеза на синергетической основе. Эти тенденции вакны для экологии, имеющей дело с явлениями, возникавшими от совместного действия многих факторов, в то время, как каждый фактор в отдельности к этому результату не приводит. Именно такие ситуации изучает синергетика.

Методологическое значение концепции самоорганизации для анализа экологической ситуации отмечалось в работах: В.С.Готта,В.И.НоГа,И.Р.Пригожи-на,К.К.РебЕнэ,Г.И.Рузавина, А. Д.Урсула,Г..Хшсена, диссертации Е.Я.Бухиной, Л.Я.Няпинена.А.Н.Поплавского.

Для решения поставленных н2!*и задач необходимо было выработать подход к экологическим системам с учетом коллективных эффектов, дуализма детерминизма и стохастичности,закономерностей изменения организации.Все это потребовало изучения методов приложения теории самоорганизации к решению частных задач и соответствующего математического аппарата. При этом мы использовали труда И.Р.Пригохина, А.Баблоянц, Г.Хакена, а также В.И.Арнольда,Ю.А.Данилова, Г.М.Заславского, Б.Б.Кадомцева, Ю.Л.Климентовича, С.П.Курдаова.

Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:

- выдвинут концептуальный вариант синтеза экологического знания на основе общенаучных подходов и теории самоорганизации;

- раскрыта роль общенаучных подходов (термодинамического иинформа-мационного) как существенно важной методологической составляющей синтеза экологического знания, и установлены границы их применимости;

- доказано, что решающим методологическим основанием синтеза экологического знания является теория самоорганизации открытых неравновесных систем (синергетика), которая синтезирует не только науки биосферного класса на основе изоморфизма естественных природных процессов,но и сами подходы к экологии - термодинамический и информационный;

- предложено новое понятие- "информационный дефект", для обозначения фактора .вносящего нарушения в процесс эволюции экосистемы, развивающийся в диалектическом единстве детерминистического и стохастического поведений.

Практическая значимость работы заключается в том,что некоторые ее положения могут служить основой для научно-методических разработок в преподавании отдельных разделов гуманитарных дисциплин,а также обобщающих лекций,посвященных современной картине мира и подготовке материалов для популяризации основных идей и достижений экологии и синергетики.Результаты диссертационного исследования использованы при подготовке программы спецкурса "Экология как предметная область теории самоорганизации материи" для студентов и аспирантов Томского политехнического университета.

Апробация работы. Результаты исследования были обсуждены на: региональной межвузовской конференции "Роль гуманизации образования в развитии духовной культуры личности" (Томск,1990 г.); всесоюзной научно-практической конференции "Гуманизация высшего образования" (Красноярск,

- б -

1990 г.); всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы исследования и преодоления экологической опасности в промышленном регионе" (Кемерово, 1990); региональной научно-методической конференции "Гуманизм и НТП" (Новосибирск, 1990); двух всесоюзных конференциях в Новосибирске "Современные проблемы охраны окружающей среды" и "Проблемы эффективности, рационализации и оптимизации человеческой деятельности" (1991 г.), а также на городском методологическом семинаре (г.Томск, 1990 г.).

Публикации. основные положения диссертационной работы опубликованы в 5 статьях общим объемом 2,6 п.л.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав (шести параграфов), заключения, списка литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕШАНИЕ РАБОТЫ

В первой глава "Экологический синтез как способ разрешения основного противоречия во взаимоотношениях природы и общества" показано тесное переплетение, взаимопроникновение аксиологического н гносеологического аспектов экологической проблемы, обостряющейся в связи с тем,что природопреобразукщая деятельность осуществляется вне связи с законами функционирования природных систем.

Цивилизация возникает в результате овладения людьми силами природы и характеризуется мерой замещения естественного искусственным. Культура определяется степенью овладения человеком своей собственной природой, своими страстями и потребностями. Различие ценноотных ориентиров развития культуры и цивилизации привело к ряду противоречий, наиболее ощутимым из которых является конфликт,связанный с проблемой взаимоотношения общества и природы. Этот конфликт имеет две временные шкалы.Одна из них насчитывает тысячелетия и имеет своим девизом: "Человек создан по подобию Бога и поставлен господствовать над Природой",идея которого послужила началом человеческой трагедии в христианском мире, что привело к репрессивному началу не только по отношению к природе, но и к природному в человеке.Вторая-охватывает последнее столетие невиданного по своим темпам технического прогресса,который привел к использованию природных сил в качестве орудий труда. Именно в течение этого времени антропогенная и природная потенции стали заметно сближаться,что зримо привело к конфликту между ценностными ориентирами цивилизации и культуры, выразившемуся в ряде экологических катастроф.По второй временной шкале развития конфликта мевду культурой и цивилизацией "прошли" все страны независимо от типа их культуры,которая шесте с тем существенно влияет на темпы и мотивации (прагматическая,потребительская,а также мотивации рефлексии обществом целостного восприятия природа)выхода из экологичес-

ких кризисных ситуаций.Возможные альтернативы современной ресьма неблагополучной экологической ситуации должны возникнуть на фундаменте коллективного опыта, который заключен в мировой палитре культур с пониманием ценности их традиций.

В § 1.1'"Противоречия во взаимодействии культуры и цивилизации как основания возникновения экологических проблем" сделана попытка' выявить истоки экологической проблемы, используя категориальные структуры оппозиций "естественное-искусственное", "природное-социальное" (подход был предложен Ф.И.Гиренком).Соотношение понятий культуры и цивилизации рассматривался нами с позиции гуманистической традиции Н.А.Бердяева и С.Л.Франка.

В конце.прошлого века началось расхождение ценностных ориентиров культуры и цивилизации,усугублящееся по мере вторжения искусственного в ход естественных процессов. Выявлен механизм негативных последствий вторжения искусственного в естественное,связанный с генерацией информационных дефектов экосистем различных уровней. Ситуация конфликта культуры и цивилизации стала источником обострения экологической напряженности, принявшей глобальный характер.

Основные черты экологического императива, выработанного наукой,должны быть имманентны традициям мышления. Формирование соответствующих типов мышления возможно на основе синтеза формообразующих начал поведенческих стереотипов .присущих каждой из м1фовой палитры культур,реализуемого путем диалога,который изначально допускает различные "мировоззренческие матрицы".

Анализ формоообразущих начал поведенческих стереотипов, складывающихся в различных культурных традициях, позволяет сделать вывод о том, что ни одна из них не может быть основой выработки экологического императива. Несмотря на то, что фундаментальная наука развивается по европейской традиции,основанной на антропоцентристском мировоззрении,в контексте интересупцей нас проблемы необходимо перемещать точку отсчета в соответствии со структурой мышления Востока. Европейская научная традиция, о5шцетворящая действие - начало ян, и китайская,олицетворяющая покой - начало инь,выступают по отношению друг к другу как взаимодополняющие, необходимые для создания культурного компонента экологического синтеза. Проблема состоит в том,как в миропонимание,мироощущение людей, являющихся субъектом экологической деятельности, внести представления, сложившиеся в научном знании о сложных и нелинейных процессах.протекаю-щих в природе. Воспринять адекватную логику мировоззренческого постюкэ-.ния нелинейного мира позволяет интровертный тип связи модели инь-ян, сложившийся в восточной философии.

- а -

В качестве одной из новых синтетических дисциплин явилась теория , самоорганизации и распада структур (синергетика).Теория и методы синергетики обещают стать тем инструментом,который позволит обобщить данные, полученные не только разными биосферными, но и общественными науками, связанными в один узел для решения проблем экологии. Обсуждению этого вопроса посвящен § 1.2 "Философско-методологические аспекты гармонизации взаимоотношений природы и общества".

Одной из важных особенностей самоорганизующихся систем является нелинейность описывающих их динамических уравнений.Не линейность заявляет о себе при достаточно больших значениях управляющих параметров,определяя возможность ветвления решений в точках бифуркаций.Возможности решать нелинейные уравнения расширяются по мере совершенствования средств вычислительной техники.Это освобождает исследователей от необходимости находиться в рамках линейных процессов, позволяя приблизиться к познанию многовариантного и многомерного мира.Для того,чтобы этот результат, полученный благодаря строгому математическому анализу, сделать основой научного мировоззрения, важно уйти от господствующей парадигмы линейного видения мира (сместить точку отсчета).

Русский космизм,в традициях которого онтология целостного восприятия мира сочетается с самоценностью человеческой личности, может явиться одним из опорных пунктов экологического синтеза.Благодаря естественнонаучному направлению русского космизма (В.И.Вернадский, К.Э.Циолковский, А. Л. Чижевский) сформировался класс наук о биосфере как об открытой неравновесной иерархически сложной системе. В § 1.3 "Значение биосферного класса наук для решении экологических проблем" рассматривается история создания учения о Биосфере на основе богатого эмпирического наследия науки нх века и делается вывод о значительных трудностях в разработке концепции преодоления экологического кризиса, интерстициально.

В.И.Вернадский,обладавший феноменальной способностью к обобщениям, был очень близок к идее самоорганизации биосферных процессов,однако отсутствие в его время научно разработанной концепции самоорганизации материальных систем не позволило перейти от обособленного к ' целостному познанию действительности. Учение о биосфере,созданное на эмпирической основе, вызвало прогрессивную в определенный период развития'науки дифференциацию биосферного знания, закончившуюся созданием целого класса биосферных наук. На их основе оказалось возможным описывать природные процессы, протекащие в биосфере,но оказалось невозможным адекватно отражать, а тем более прогнозировать пути эволюции биогеоценозов при вторжении антропогенного влияния.Изучению поддаются некоторые-механизмы саморегуляции, но не самоорганизации,наиболее актуальные для открытых не-

•

равновесных экологических Систем.В гносеологическом аспекте становится ясной.актуальность проведения различия "между интеграцией знания,синтезом наук и .слиянием теорий" 1 \ ибо дл» решения многоплановой' проблемы беспрецедентной сложности, какой является прогнозирование эволюции биосферы, необходимо объединение результатов сами различных исследований процессов абиотической,, биотической и социальной природы. Это объединение возможно, по нашему мнению,лишь на основе'синтеза, для которого характерно образование новой концептуальной системы'.элементы которой связаны единым алгоритмом.Речь идет не о создании единой науки,а о концептуальной основе, обеспечивающей общность интересов и математических моделей в решении экологической проблем. Специфика экологической проблемы заключается в нарушении принципа суперпозиции действия многих факторов многокошонентной системы,что требует адекватной экспликации как в научном знании, так и в креативной деятельности.Неаддитивность интегрируемых научных систем, предполагаемая спецификой предмета исследования, является признаком необходимости синтеза экологического знания.

Устранение конфликта между культурой и цивилизацией, ареной которого является.в настоящее время предмет экологии, возможно только методами, адекватными законам, по которым происходит разштие многокомпонентных, сложных, обеспеченных множеством внутренних связей систем. Нельзя управлять такой нелинейной системой с помощью"силовых"методов.При этом допустим следующий подход к задачам экологии. Имеется среда ¡.которой человек, пользуясь некоторым запасом энергии, пытается навязать желаемую организацию.При этом не удается обойти жесткие правила запрета,бессмысленно и нерезультативно тратить энергию на насилие над сложными системами, бе'з. учета их собственных реакций на внешние воздействия.

Синергетика, зародившись в недрах естественных наук, находит свой предмет и в науках гуманитарных. Последнее важно,поскольку эволюция духовных ценностей также представляет собой не клубок одной нити, а лавину саморазвиващегося социума, имеющего "свои минуты роковые" (моменты бифуркации). Игнорирование этого положения выводит вопрос о нравственной ответственности человека,осуществляющего тот-или иной выбор,за пределы научного анализа. ' " ' :

"" Во второй главе "Синтез экологического знания на основе современных, общенаучных к'онцепций"рассмотрена целесообразность общенаучных подходов к решению экологических проблем в той их части,в которой на научной основе, устанавливается.'.'та "запретная черта ".переступить которую общество не может,без'риска'лишить Человека его места в биосфере.

-1:),.--НелюхиН',С4Т.,Преемственность -знания, и интеграция,науки //Единство _.....наз(чного;зншш.^'м;_: наука,~*Т988^ 0.234.

Одной из тех общенаучных концепций, на которые может опираться построение экологической теории, является термодинамика - наука о переда че и превращениях энергии. Ее основная идея: система, состоящая из многих подсистем (частиц) должна подчиняться некоторым общим законам, таким,например, как закон сохранения энергии. Фундаментальные законы термодинамики установлены путем обобщения очень большого числа опытных фактов. По этой причине результаты, получаемые термодинамикой,имеет весьма общий характер.Поведение системы в рамках термодинамического метода описывается без выяснения микромеханизмов изучаемых процессов,феноменологически с помощью введения так называемых параметров состояния и использования специфического математического аппарата (теория дифференциальных форм и уравнений в частных производных).

Объектами экологии являются системы,элементы которых обмениваются друг с другом, а также с окружающей средой энергией, веществом и информацией. В связи с этим нам представляется логичным развитие трех подходов - энергетического, вещественного и информационного - к решению как глобальных, так и локальных экологических проблем.

В § 2.1 "Реализация термодинамического подхода к решению экологических проблем" показано,что некоторые задачи экологии могут быть решены ез основе энергетического подхода с использованием закона сохранения е шашнэния энергии. Это, например, вопрос об источниках энергии и способах совершения за их счет необходимой для функционирования техники полззной работы.

При описании открытых экологических систем энергетические характеристики дополняются энтропийными .Кроме того,в рамках формализма Гиббса в уравнения термодинамики введен химический потенциал,учитывающий в качестве переменной состав веиества.Это позволяет объединить изучение вещественных,энергетических и энтропийных потоков через экосистему в рамках равновесной термодинамики,то есть реализовать синтез вещественного и энергетического подходов.

Существование границ применимости равновесной термодинамики к задачам экологии обусловлено тем, что экосистемы избегают своей "тепловой смерти", благодаря постоянному притоку энергии Солнца. На значительном отрезке эволюции траектории вещества и энергии в экосистеме совпадают. Так,например,углерод включается в трофическую структуру сообщества,благодаря фиксации молекул С02 в процессе фотосинтеза,стимулируемого энергией Солнца. Однако эти молекулы в конце концов теряют свою энергию,передавая ее окружающей среде.Именно здесь пути энергии и вещества расходятся: энергия теряется,благодаря диссшативным процессам и уходу в космос, а углерод в ненарушенной вмешательством извне экосистеме снова фик-

сируется в ходе фотосинтеза.

Открытые, стационарно неравновесные системы,к числу которых следует отнести любую экосистему, эволюционируют по законам,отличающимся от законов классической равновесной терло динамики. Если при этом открытая система не очень сильно отклонена от состояния равновесия (квазиравновесное состояние), то между причинами эволюции и следствиями имеются линейные зависимости.

Многие процессы в квазиравновесной экосистеме могут быть описаны в рамках линейной неравновесной термодинамики Онсагера-Пригожина-Гленсдо-рфа, основным принципом которой является минимум производства энтропии 5. Таким образом,к известным науке вариационным (принципы Лагранха.Гамильтона,Мопертюи) добавляется еще один вариационный критерий эволюции неравновесных систем,показывающий,что открытая система самопроизвольно выбирает альтернативный путь развития,достигая стационарного состояния, характеризующегося наименьшим рассеянием свободной энергии (минимум производства энтропии).В рамках линейной термодинамики оказывается возможным описание многих процессов саморегуляции экосистем,а такте прогнозирование влияния антропогенных нагрузок на их функционирование. Мощные методы линейной термодинамики неравновесных систем да сих пор используются экологами далеко не в полной мере, несмотря на то, что экосистемы, находящиеся в стационарных состояниях, удовлетворяют всем требованиям предъявляемым к объектам изучения этой науки.Вероятно, это объясняется тем, что попытки классического термодинамического описания биологических явлений часто оказывались несостоятельными.

.Самая существенная черта открытых биологических систем,представляющих собой важную часть экосистем,- временной и пространственные порядок - не укладывается в рамки ни равновесной,ни линейной неравновесной термодинамики. Оказалось, что классическими методами вообще невозможно предсказать саму природу возникающих во времена неустойчивых состояний биосистем, ибо эти метода не охватывают главной особенности - наличия ферментативного катализа и связанных с ним механизмов обратной связи. Для того, чтобы учесть влияние положительных и отрицательных обратных связей на эволюцию системы оказывается недостаточным классическое понятие "состояние",возникает потребность в таких общих интегральных характеристиках как "организация". Так, живым «ргяииммям присуща пространственная и функциональная организация, которая не поддается тенденции к нарастанию энтропии до максимального значения.Понятие "организация* на философском уровне было обсуждено А.Богдановым, постулировавшей питание: целостное представление о системе требует прежде всего изучения ее организации. Это относится во всем системам,однако в достаточно г-лпжирт

системах возникает эффект синергизма - процесс самоорганизации - как. самопроизвольное изменение ее организации,развития путем переходов от одних квазистабильных состояний к другим.Речь идет об явлениях,которые возникают от совместного действия нескольких факторов, в то время как кагдкй фактор в отдельности к такому эффекту не приводит. В основе синергизма - противоречивое взаимодействие отрицательных и солозительных обратных связей. Первые поддергивают гомеостазис, то есть компенсируют внешние воздействия, вторые ухудшают стабильность системы. Эволюция таких неравновесных систем с обратными связями описывается нелинейными дифференциальными уравнениями,что естественно определяет границы применимости линейной термодинамики к открытым экологическим системам,в функционировании которых обратные связи, как правило, играют важную роль. Отсюда очевидно методологическое значение неклассической термодинамики открытых неравновесных систем, развитой И.Пригокиным и его школой, для решения экологических проблем. Из теории следует, что в таких системах может самопроизвольно скачком возникать пространственно-временная организация в точках бифуркаций (переход от хаоса к порядку),получившая название диссипативной структуры,если поддерживается постоянный обмен веществом и энергией между самоорганизующейся системой и окружающей средой, а также происходит переход к диссипативному хаосу.Образование дис-сшативных структур рассмотрено на моделях. Показано, что одни и те же упрощенные модели могут описывать самые разные явления: гидродинамические неустойчивости,лазерную генерацию света,автокаталитические реакции, динамику популяций. Создание концептуальных основ для понимания самоорганизации материи вызвало огромный интерес к этому явлению,имеющему место в самых разнообразных механических,физико-химических,биологических-и общественных системах.При всем разнообразии видов движения материи в этих системах имеет место полная аналогия алгоритмов эволюции, то есть изоморфизм сценариев развития, отражающийся в из'оморфизме описывающих их уравнений. Это делает возможным синтез различных наук как биосферного класса,так и естественных наук вообще, на основе общенаучной концепции самоорганизации материи, поскольку между этими науками и многогранной синергетикой существуют определенные взаимосвязи.Синергетика демонстрирует общность интересов и математических методов исследования явлений самоорганизации в самых различных областях науки, поэтому в силу своей общенаучности разрабатывается.не только представителями конкрет-еых наук, но и философии.

Синтез наук биосферного класса,составляющих основу решения проблем экологии,происходит по линии возникновения "пограничных" наук типа геохимии, биофизики, биохимии и т.д. Однако ввиду сложности экосистем,а так-

го системы "общество-природа" необходима более глубокая форма синтеза, реализующаяся в виде науки об общих свойствах материи. Речь идет об активности неравновесных косных и зшвых систем за пределами пороговых значений их параметров, об открытии гомоморфизма алгоритмов различных процессов самоорганизации, отразащего единство материального мира.

В § 2.2 "Информационный подход как способ объединения физико-химических и биологических методов" обосновывается положение о том, что целесообразность информационного подхода для синтеза экологического знания обусловлена наличием разветвленной системы информационных связей меаду элементами биосферы и влиянием на них антропогенных воздействий. Показано,что отсутствие в современной литературе единого общепринятого определения научного понятия "информация" связано с существованием в природе и технике информационных взаимодействий различных видов; предпринята попытка их классификации с целью разработйи достаточно общего определения, адекватного задаче экологического синтеза.

Методологическим основанием информационного подхода к экологической проблеме является развитие теории "создания" структуры неравновесных систем, то есть теории возникновения систем с относительно низкой энтропией. Важную роль в процессе создания таких структур играют информационные процессы отбора флуктуаций, завладевающих далекой от равновесия системой вследствие корреляционных несиловых связей и обеспечивающих скачкообразное изменение структуры.

В связи с тем,что плодотворность информационного подхода к широкому классу систем рядом ученых ставится под сомнение,в диссертации перечисляются ситуации, когда понятие информации является необходимым (описание самоуправляемых систем,систем с обратной связью,теория связи,резкое изменение сложности системы; эволюция самоорганизации; отбор состояний; управление).

Современное понимание того, что есть "информация" и какую роль она играет в естественных и ' искусственно созданных системах складывается постепенно на основе подходов,развиваемых разными науками и философией. Однако, вопреки достаточно широкому использованию этого понятия.в теории и на практике, а также несмотря на признанную всеми количественную меру информации,существует мнение,что "...строгого и достаточно универсального определения информации не только нет, но оно и вряд ли возможно" Аналогична ситуация с понятием "энергия", не имеющего определения, отражающего всю специфику этой величины. Очевидно информация столь же фундаментальное и абстрактное понятие.Вместе с тем,при всем разнооб-

1) Моисеев н.н. Человек и ноосфера.- М.: Молодая гвардия,1990,С.160.

разш видов энергии с достоверность!) известно: любая энергия является функцией состояния системы.Что характеризует величина количества информации: функцию состояния или процесс?"Информация (1)есть малая разность двух больших величин-энтроши до получения информации и энтропии после получения информации"1 ). Пропорциональность 1 приращению Д5 (5-функция состояния) свидетельствует о том,что информация-ето величина,характери-зущая процесс изменения энтропии системы. Величина 1 не отвечает за состояние системы,она количественно определяет лишь изменение этого состояния. Понимание этого важно для методологии информационного подхода к экологическим проблемам, ибо оказывается, что всякий информационный процесс связан с уменьшением энтропии.то есть с упорядочением открытой неравновесной системы. В живых организмах, являющихся элементами экологической пирамиды,получение информации определяет экспорт энтропии,поддерживающий жизнь на всех уровнях - от клеток до биосферы в целом. Как мы видели выше, самопроизвольное понижение энтропии, считавшееся до недавнего времени прерогативой биосистем,сопровождает процессы образования диссипативных структур и в неживой природе. При этом,как и в биологии, существенную роль играют информационные процессы.результат которых не противоречит законам классической физики,но и не следует из этих законов.Механизм информационных взаимодействий вполне специфичен для каждого конкретного случая и может быть связан с неустойчивостью движения или отбором стохастических явлений-флуктуаций.Главным и основным в диссипативных переходах в живой и неживой природе являются кооперативные процессы.когерентное движение молекул,когерентные излучения и т.д.Уста-новление идентичности алгоритмов самопроизвольных биологических и физико-химических процессов - одно из крупных достижений современной науки, устраняющее несоответствие между методологическими установками при изучении живого и косного.

Показано,что для экологических систем существенны различные виды информации: статистическая - для оценки разнообразия системы, необходимого для ее устойчивости; целевая - для описания процессов развития,самоорганизации живого и косного компонентов биосферы; смысловая - важна для сохранения устойчивости биогеоценозов. Методологическое значение этой классификации для целей синтеза экологического знания определяется возможностью установления изоморфизма информационных процессов в физико-химических и биологических явлениях,а также в эволюции искусственных и естественных систем,их количественного изучения на. основе математического описания. Последнее требует дифференциации таких понятий как

1) Волькештейн ы.В. Энтропия и информация.- 11.: Наука. 1986, С.149.

количество, качество и ценность информации.

Информационный подход к изучению проблем экологии дополняет термодинамический и является оправданным, поскольку между экосистемами и окружающей средой, а также мезду элементами и внутри самих элементов развиты информационные связи, инициирующие информационные процессы для управления эти потоками вещества и энергии.

В § 2.3 "Роль концепции самоорганизации систем в развитии синтеза экологического знания" показано, что ни термодинамический,ни информационный подхода к изучению экологических систем практически не удается использовать автономно. Оказывается,что на базе теории самоорганизации возможно синтезировать не только разные биосферные науки, но и различные общенаучные подходы. Методы синергетики обещают при этом стать кардинальным инструментом для специалистов экологов, говорящих на разных научных языках и затрудняющихся в использовании "банка данных" об эволюции параметров атмосферы, океана, биомассы и т.д.

Для обоснования методологии синтеза термодинамического и информационного подходов, оптимизирующего создание научных основ экологии,рассмотрены несколько аспектов этого синтеза. Так, например,оказалось,что возможно изучение одних и тех же явлений самоорганизации в рамках обоих подходов. Почти полвека тому назад интуитивное представление о самоорганизации био- и искусственных систем было переведено на уровень научной логики кибернетикой,которая в значительной мере способствовала развитию научных системных представлений.Внимание кибернетиков привлекли явления самоорганизации клеточных автоматов, образующих когерентные структуры в процессе борьбы за "пищу".Автоматы способны принимать решения (информационный процесс), однако, выяснилось, что точно такие же структуры образуются в самоорганизующихся химических системах. Следовательно, самоорганизация физико-химических систем включает информационные процессы, управляющие энергией, ответственные за экспорт энтропии, то есть за сложное (неклассическое) поведение системы.

Другим аспектом целесообразности синтеза подходов является наличие в самоорганизующихся системах обратных связей, изучаемых как кибернетикой, так и неравновесной термодинамикой.Принцип обратной связи относится в числу общесистемных принципов, играющих первостепенную роль в экологии. В природе и технике реализуются совершенно разные механизмы обратной связи, но во всех случаях их действие определяется тем изменением состояния, которое является реакцией на внешние воздействия. Для неравновесных систем связь между причинами и следствиями оказывается не-.линейной, что приводит к характерному для экосистем нарушению принципа суперпозиции.

Искажение хода природных информационных процессов на макро- и микроуровнях предлагается описывать в терминах вводимого понятия - "информационные дефекты".Игнорирование возможности их появления эквивалентно сформированному классической наукой убеждению о том, что природные связи преимущественно линейны, и поэтому малый сигнал на входе вызывает равномерно распределенный по объему системы малый отклик.

Введение представления об информационных дефектах в период до перехода описания экологических систем в терминах синергетики является "срочной мерой", ибо уже теперь, до создания научных основ экологии,поможет зафиксировать внимание разработчиков на необходимости учета негативных последствий генерации таких дефектов.Последнее в какой-то степени всегда неизбежно, важно действовать так, чтобы экосистема не достигла критического состояния,т.к. в соответствии с математической теорией катастроф начавшуюся экологическую катастрофу невозможно остановить. При всем многообразии неудачных проектов все они "грешат" произвольной заменой экосистемы квазилинейной моделью, неадекватной ее сложности.

Одним из логико-методологических оснований целесообразности обсуждаемого синтеза является положение: сложное поведение любой самоорганизующейся системы определяется включением в ее эволюцию информационных процессов. Важным фактором являются процессы отбора или выбора траектории эволюции системы. Показано (И.Пригожинш), что отбор состояний опосредуется динамикой флуктуаций,реализующих тагам образом типично информационный процесс. При этом ярко выступает диалектическое единство противоположностей в поведении флуктуаций:случайности на малых пространственных масштабах и детерминации - на крупных. Дуализм случайности и необходимости проявляется согласованным поведением хаотически движущихся частиц, для взаимодействия которых характерно дальнодействие. Дуализм знаменует появление на современном уровне познания единой цельной конструкции, характерной для стадии синтеза,когда становится возможным описание связи элементов системы в виде математических схем, подобно тому, как корпускулярно-волновой дуализм частиц привел к построению квантовой механики, опирающейся на формализм Гамильтона.

Скрытая от непосредственного наблюдения связь мезщу флуктуациями и бифуркациями раскрывается в рамках стохастической теории,одним из инструментов которой является так называемый марковский процесс. Рассматривая понятие энтропии марковской цепи удалось показать, что информационная энтропия как мера информации,получаемой при продвижении вдоль цепи .непосредственно связана с физической энтропией марковского цроцесса. Тем самым появляется возможность говорить о механизме образования дис-сппативных структур на языке теории информации.Важная для экологии про-

- ГГ -

блема" генерации и запоминания новой ценной информации не монет быть ни поставлена, ни решена вне термодинамики диссипативных структур,то есть без синергетики. ,

Синтез обсуждаемых подходов позволяет ближе подойти к определению роли информационно-энтропийных процессов в явлениях самоорганизации,познать важную сторону сложного поведения систем.Природа информационных процессов,стимулирующих'образование корреляционных, кооперативных несиловых связей может быть весьма специфичной в разных открытых живых и косных системах,однако их удается исследовать с помощью единого математического аппарата.что является базой для синтеза как наук биосферного класса, так и физики, хеши, биологии.

В заключении работы сформулированы основные выводы диссертации и намечены перспективы дальнейшего исследования экологической проблемы.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Синтез науки и культуры как необходимое условие решения экологических проблем // Роль гуманизации образования в развитии духовней культуры личности: Тезисы докл.регион.межвуз.конференции, 7-10 пеня 1990 г., г.Томск.- Томск, 1990, С.72.

2. Экологические проблемы как следствие НТП: Конфликт культуры и цивилизации/УГуманизм и НТП:Тезисы докл.регион.науч.-метод.конференции 27-29 ноября 1990 Г., г.Новосибирск.- Новосибирск: НИСИ, 1990, С.13-15.

3. Роль концепции самоорганизации в решении экологических проблем // Проблемы исследования и преодоления экологической опасности в промышленном регионе:Тезисы докл.всесоюзн.науч.-практич.конференции, 5-7 декабря 1990 г., г.Кемерово.- Кемерово: КузПИ, 1990, С.40.

4. Энтропийно-информационный подход как слагаемое экологического синтеза // Современные проблемы охраны окружающей среды: Материалы всесоюзн.научной конференции 18-20 декабря 1990 г., г.Новосибирск. - Новосибирск: СО АН СССР, 1990, С.87-90.

5. Реализация энергетического подхода для определения роли фундаментальных наук в синтезе экологического знания.- Томск,ТЛИ,1991.-36 с. - Деп. в ВИНИТИ 27.05.91, N 2189-В91 (в соавторстве).

Л-Г