Биосфера и техносфера как самоорганизующиеся системы эволюционно-синергетической парадигмы

Рассматривая переход биосферы в ноосферу ("сферу разума"), В.И.Вернадский предполагал плановое, научное использование природных ресурсов, предусматривающее восстановление в круговороте веществ того, что человек нарушает. До настоящего времени человечество явно недостаточно уделяло внимания проблемам охраны биосферы и рационального природопользования. Однако, в последней четверти 20-го столетия проблемы окружающей среды, регулирования взаимоотношений между человеком и природой становятся делом каждого человека. Человечество вплотную приблизилось к возможности глобальной экологической катастрофы. Угроза собственному существованию заставила человека безотлагательно решать эти проблемы, задействуя и людские ресурсы, и значительные средства. Сегодня существуют многочисленные правительственные и общественные организации, научные коллективы, нацеленные на оценку состояния биосферы, разработку международных и национальных научных программ, научно-технических проектов по восстановлению ущерба, нанесенного природе; проведению природоохранных мероприятий. В промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте разрабатываются и внедряются новые технологии, направленные на снижение негативного влияния человека на биосферу. В политике сегодняшнего дня проблемы экологии занимают одно из ведущих мест, заключаются многочисленные межгосударственные договоры и соглашения по поводу совместных действий в области охраны природы и рационального ее использования. Все эти процессы подтверждают идеи В.И. Вернадского о превращении биосферы в ноосферу и дают основание человечеству с оптимизмом смотреть в будущее.

6. Основные этапы научно-технического прогресса

и их связь с развитием естествознания

Слова "наука" и "техника" настолько слились в сознании современного человека, что часто воспринимаются как две стороны единого социокультурного явления. В определенном смысле такое единство науки и техники, действительно, имеет место, проявляясь, например, в их взаимообусловленном, поступательном развитии, которое и называется научно-техническим прогрессом. Наиболее ярким примером синтеза науки и техники могут служить космические технологии, биотехнологии. Современная технологическая база электронной промышленности, атомной энергетики и многих других областей практически не отличается от экспериментальной базы соответствующих научных лабораторий. Являясь в настоящее время ведущим фактором развития общественного производства, наука обеспечивает коренное, качественно преобразование производительных сил, лежащее в основе научно-технической революции. Однако тесная связь естествознания и техники существовала далеко не всегда. Более того, вплоть до XVI в. их развитие происходило практически независимо. Сохранившиеся исторические памятники, археологические раскопки свидетельствуют, что еще в древнейших цивилизациях был достигнут достаточно высокий уровень в строительстве, получении и обработке материалов, изготовлении оружия и орудий труда и многих других технических направлениях. Некоторые созданные в глубокой древности предметы практически не изменили своей формы и назначения до сих пор. Например, мы пользуемся такими же столами и стульями, как и те, что изготавливались в Древнем Египте. Стены и потолки комнат, в которых мы живем, как и раньше созданы чаще всего из дерева, кирпича и штукатурки. Мы до сих пор с удивлением и восхищением смотрим на громады (а чаще на то, что от них осталось) дворцов, храмов, пирамид. Примеры выдающихся технических решений, известных с древних времен, можно продолжать до бесконечности.

Для осуществления такой активной технической деятельности, безусловно, были нужны знания. Однако, как мы помним, науки в то время еще не существовало. Какими же знаниями пользовался человек, реализуя те или иные технические проекты? Прежде всего, это были знания, основанные на здравом смысле, повседневном опыте, на подражании природе (в частности, "копировании" органов чувств и движений), а также на изобретательности человека. Можно cказать, что для изобретения колеса, пороха, паруса и других технических приспособлений совсем не обязательно было иметь развитые научные представления об устройстве мира. И хотя такие представления уже активно формировались, особенно начиная с античного периода истории человечества, однако эта протонаучная деятельность представляла собой теоретико-философские размышления о фундаментальных принципах и элементах, лежащих в основе мироздания, и не имели ничего общего с практической деятельностью.

В XVI веке нужды торговли, мореплавания, крупных мануфактур потребовали теоретического и экспериментального решения целого ряда вполне определенных задач, которыми и занялась уже почти сформировавшаяся наука. Компас, порох и книгопечатание были тремя великими открытиями, положившими начало прочному союзу научной и технической деятельности. Попытки использовать водяные мельницы для нужд расширяющегося мануфактурного производства побуждали теоретически исследовать некоторые механические процессы. Создаются теории махового колеса и маховых движений, теория желоба, учения о напоре воды, о сопротивлении и трении. Этот первый период научно-технического прогресса характеризуется тем, что науке фактически отводилась роль "служанки производства".

Второй этап научно-технического прогресса, начавшийся в конце XVII века, уже в большей степени опирался на достижения науки, чем на изобретательский опыт предшествующих поколений. В частности, первая паровая машина Дж. Уатта (1784 г.) явилась "плодом науки" и позволила совершить переворот в промышленности, закончившийся переходом к крупному машинному производству. И в дальнейшем, особенно после создания электродвигателя, освоения электрической энергии, прогресс производства во все большей степени определялся прогрессом науки. Таким образом, второй этап научно-технического прогресса характеризовался тем, что наука и техника взаимно стимулировали развитие друг друга во все ускоряющихся темпах.

Третий этап научно-технического прогресса связан с современной научно-технической революцией, которая началась в середине нашего века. Этот этап характеризуется превращением науки в непосредственную производительную силу. Все более явной становится лидирующая роль науки по отношению к технике. Целые отрасли производства возникают вслед за новыми научными направлениями и открытиями: радиоэлектроника, атомная энергетика, химия синтетических материалов, производство ЭВМ и др. Наука становится силой, революционизирующей технику.

Вместе с тем, в последнее время все громче звучат высказывания о надвигающемся кризисе научно-технического прогресса. Накапливающиеся отрицательные последствия технической и технологической экспансии человека (угроза ядерной и экологической катастрофы, гонка вооружений, деградация человеческой психики и культуры и т.п.) с очевидностью требуют немедленной коррекции научно-технической политики как в отдельных странах, так и на мировом уровне. Важное место в этом вопросе отводится естествознанию, которое сейчас многие склонны "винить" во всех грехах современной техногенной цивилизации. Действительно, еще находясь в своей классической стадии развития (XVII - XIX вв.), естественные науки не только открывали перед техникой все новые и новые возможности по овладению внутренними силами природы, но и в определенном смысле "поощряли" и даже "провоцировали" человека на безудержное преобразование природы. Ведь в основе классического естествознания лежала концепция детерминизма, в соответствии с которой все в природе предопределено заранее, и ничего нового, непредсказуемого произойти не может. Кроме того, существовавшее в то время представление о независимости субъекта познания от объективных процессов в природе переносилось и на практическую деятельность человека, психологически оправдывая самые смелые технические проекты.

И только неклассическое естествознание, сформировавшееся в начале ХХ века, позволило по-новому взглянуть на сущность и роль техники в человеческой культуре. В соответствии с этим новым подходом особенности взаимоотношений человека и природы определяются, в первую очередь, интенсивностью их энергообмена. В обычных для представителей животного мира условиях эта интенсивность настолько мала, что отдельный организм и природа могут считаться слабо взаимодействующими (квазинезависимыми) подсистемами, находящимися вблизи состояния равновесия. Это относится и к изменениям самого организма в результате естественного отбора, и к тем изменениям окружающей среды, которое осуществляет тот или иной организм (строительство птицами гнезд, бобрами - плотин, человеком - пирамид и т. п.). Такие медленные и незначительные взаимодействия подсистем описываются законами равновесной термодинамики, причем природа как "большая" подсистема практически не изменяет своего состояния ("термостат").

Иная ситуация складывается, когда интенсивность взаимодействия организма (человека) с природой многократно возрастает, благодаря научно-техническому прогрессу. В этом случае и технологический процесс, и локальная природная экосистема, в которую этот процесс должен быть встроен, и социокультурная среда, "принимающая" новую технологию, уже не могут рассматриваться независимо в том смысле, что состояние этого единого комплекса не является простой суммой возможных состояний слагающих его компонентов. Отсюда, в частности, следует, что человеческий фактор современных технологий перестает быть чем-то внешним и включается в технологическую систему, видоизменяя поле ее возможных состояний.

Более того, поскольку процессы взаимодействия между такими сложными комплексами являются весьма интенсивными и часто нелинейными, то поведение таких комплексов должно подчиняться специфическим закономерностям, характерным для открытых диссипативных систем, находящихся вдали от состояния равновесия. Наиболее важными из этих закономерностей являются: образование сложных упорядоченных структур вследствие коллективных (кооперативных) эффектов согласования поведения отдельных подсистем и наличие точек разветвления - точек бифуркации траекторий, описывающих динамику этих структур. Точки бифуркации обусловливают непредсказуемое поведение системы, которое зачастую может иметь катастрофические последствия. В связи с этим при разработке и использовании современных технологий особую роль играют запреты на некоторые стратегии взаимодействия, потенциально содержащие в себе неблагоприятную динамику. Таким образом, естествознание начинает играть роль не только стимула, но и регулятора (ограничителя) технического прогресса, указывая на опасные тенденции и помогая своевременно и адекватно на них реагировать.

7. Эволюционный характер технологического развития общества

Научно-технический прогресс представляет собой отнюдь не детерминированный, однозначно определенный причинно-следственными связями процесс наращивания технологических возможностей человека. Этот процесс не является и чисто статистическим, когда вероятность той или иной динамики развития техники может быть заранее предсказана. Наиболее близким к научно-техническому прогрессу оказывается процесс биологической эволюции живых организмов, который характеризуется индивидуальной непредсказуемостью, "зигзагообразной" динамикой, сильной зависимостью от собственной предыстории. Воспользуемся замечательным фрагментом из книги Станислава Лема "Сумма технологии", чтобы убедиться, какими поразительными совпадениями изобилуют главные закономерности био- и техноэволюции.

Обычно внешний облик нового вида (как биологического, так и технического) заимствуется у уже существующих видов и вначале лишь очень немногое говорит о том, что переворот во внутренней организации, который определяет развитие вида в дальнейшем, по существу уже совершился. Например, так же как первые пресмыкающиеся походили на рыб, а первые млекопитающие - на ящеров, так и первые автомобили явно напоминали бричку с обрубленным дышлом, а самолет - бумажного змея или птицу. Первые представители нового вида, как правило, малы и обладают примитивными чертами, словно их рождению покровительствовали торопливость и неуверенность. Это относится и к первой птице, и к пращуру лошади, и к предку слона, а в области техники - к первому паровозу, не превышавшему размерами обычную телегу, и к первому электровозу, который был и того меньше. Новые принципы биологического или технологического конструирования вначале вызывают скорее сострадание, чем энтузиазм. Механические экипажи двигались медленнее конных, первые самолеты едва отрывались от земли, а первые радиопередачи доставляли меньше удовольствия, чем жестяной голос граммофона. Точно так же первые наземные животные уже не были хорошими пловцами, но еще не могли служить образцом быстроногого пешехода.

Но вот, наконец, в связи с изменениями общего равновесия, которое вызвано внешне ничтожными сдвигами в окружающей (биологической или технологической) среде, начинается экспансия нового вида, который все более убедительно доказывает свое превосходство над конкурентами в борьбе за существование. Исчезновение остатков примитивизма у нового вида сочетается с множеством новых структурных решений, все более смело подчиняющих себе внешнюю форму и новые функции. Так было с птицами, завоевавшими небо, и с травоядными млекопитающими на равнинах, и с двигателями внутреннего сгорания, завладевшими дорогами и положившими начало огромному количеству специализированных разновидностей (автомобили, автобусы, грузовики, бульдозеры, танки, вездеходы и многие другие).

Период господства того или иного вида на суше, в море или в технической сфере тянется долго, пока не возникнут новые колебания гомеостатического равновесия. Они еще не означают, что вид близок к "проигрышу", однако эволюционная динамика вида приобретает новые, ранее не наблюдавшиеся черты. В главном "стволе" генеалогического древа представители вида становятся огромными, как будто в гигантизме они ищут спасение от грозящей виду опасности. Боковые же ветви "ствола" пытаются проникнуть в области, где конкуренция относительно слаба. Этот последний маневр нередко оказывается успешным, и когда уже исчезает всякое воспоминание о гигантах, созданием которых главная ветвь пыталась защититься от гибели, когда кончаются неудачей предпринимавшиеся одновременно противоположные попытки (ибо некоторые эволюционные потоки в это же время ведут к поспешному измельчению организмов) - потомки этой, боковой, ветви, успешно найдя в глубинах пограничной области конкуренции благоприятные условия, упорно сохраняются в ней почти без изменений.

В качестве конкретных примеров такой техноэволюционной динамики можно привести управляемые воздушные шары, которые перед лицом "угрозы" со стороны самолетов обнаружили "гигантизм", столь типичный для предсмертного расцвета вымирающих эволюционных ветвей. Последние цеппелины тридцатых годов нашего века можно смело сравнивать с атлантозаврами и бронтозаврами мелового периода. Огромных размеров достигли также последние типы паровозов накануне их вытеснения дизельной и электрической тягой. А вот конкуренция с телевидением заставила радиоприемники искать "спасения", наоборот, в миниатюризации и сверхспециализации. Что касается кино, то, борясь с телевидением, оно значительно увеличило свой экран и одно время даже стремилось окружить им зрителя (видеорама, циркорама). Аналогия между био- и техноэволюциями обусловлена тем, что и та, и другая являются материальными процессами в системах с почти одинаковым (очень большим) числом степеней свободы и близкими динамическими закономерностями. Процессы эти происходят в самоорганизующихся системах, которыми являются и биосфера Земли, и совокупность технологических действий человека, а таким системам как целому свойственны явления "прогресса" (развития), т.е. возрастания эффективности гомеостаза, стремящегося к стабильному равновесию как к своей непосредственной цели. Однако кроме сходства, обе эволюции отмечены также далеко идущими различиями, изучение которых позволяет обнаружить неожиданные последствия (и в то же время - опасности), которыми чревато лавинообразное развитие технологии в руках человека. Остановимся только на двух из таких различий.