Методика и организация биологического исследования - Леонид Харченко

Свойство фрактальности имеет аналогии в глубинах философской мысли, а именно, в философских представлениях о монадности элементов мира. Каждая монада, по Лейбницу, отражает как в зеркале свойства мира в целом. Этот же образ присутствует в восточном принципе мировидения «все в одном и одно во всем». Известны утверждения типа: «какова семья, таково и общество», «каков человек, таков и окружающий мир (общество)» и т.д. Согласно предположению советского физика М.А. Маркова, возможно, существует элементарная частица, называемая фридмоном, которая заключает в себе весь мегамир. Все эти представления различных культур по-разному выражают свойство монадности мира, или, выражаясь языком синергетики, свойства фрактальности объектов мира.

Итак, синергетика раскрывает общие, универсальные механизмы самоорганизации. Она делает понятными те законы, по которым складывается, пишется, удивляющий ученых единый рисунок событий в самых разных областях и масштабах действительности. Каковы же некоторые из этих механизмов?

Во-первых, имеется структурная общность, единая симметрия форм в живой и неживой природе. Например. Спиральные рукава Галактики, каковой является и наша Галактика – Млечный Путь, а также спиральные вихри циклона и антициклона в атмосфере Земли подобны спиральной форме раковин улитки, рогов некоторых животных, перьев птиц.

Во-вторых, существует функциональная общность процессов самоорганизации. Динамическая устойчивость сложных процессов самоорганизации и саморазвития поддерживается благодаря следованию законам ритма, циклической смены состояний: подъем → спад → застой → подъем и т.д. Это то, что выражалось на Востоке как ритмы смены инь-ян. И живое, и неживое, и человек, и мир – все подчиняется этим «ритмам жизни». Скажем, раздувание и схлопывание наблюдаемой Вселенной подобно дню и ночи человека, смене его бодрствования и сна. А творческая активность человека подвержена таким же колебаниям, как и общественные процессы (непрерывная смена, чередование политических и экономических подъемов и спадов).

В-третьих, синергетика вновь открывает случайность как элемент мира. Случайность играет особую, творческую роль в процессах самоорганизации, т.к. хаос, беспорядок, случайности необходимы для рождения нового. Хаос есть конструктивное начало, основа для процесса развития. Случайность может приводить к новому макроскопическому состоянию, к новой макроструктуре, даже несоизмеримой с ней самой, даже к катастрофическим последствиям. Теперь мы знаем, когда это происходит. В том случае, если случайность пространственно согласована с соответствующей формой самоструктуризации среды.

Нетрадиционен, принципиально важен следующий взгляд на случайность, вытекающий из результатов синергетики. Случайность есть творческое, конструктивное начало. Она строит мир. Ибо она способна сыграть роль того механизма, той силы, которая выводит систему на аттрактор, на одну из собственных структур среды, на внутреннюю тенденцию ее организации. Нелинейная среда (система) начнет сама себя выстраивать, организовывать, но необходим хаос (случайности) для инициирования, начального пускового механизма этого процесса.

Рождение нового в Природе можно назвать, пожалуй, творчеством самой Природы, употребляя латинский эквивалент этого слова, креативностью Природы. Если синергетика поможет раскрыть механизмы творчества природы, механизмы рождения нового вообще, тогда возникнет доступ к пониманию способов функционирования и управления интеллектуальным и социальным творчеством человека.

Теория систем или «системно-информационная концепция» (от греч. systema – целое, составленное из частей, соединение) – совокупность общенаучных методологических принципов (требований), в основе которых лежит рассмотрение природных объектов как систем (идеи системного анализа, т.е. рассмотрения свойств целого через свойства его частей, сформулировал в 30-х годах нашего века Л. Берталанфи.) К числу этих требований относятся: а) выявление зависимости каждого элемента от его места и функций в системе, с учетом того, что свойства целого несводимы к сумме свойств его элементов; б) анализ того, насколько поведение системы обусловлено как особенностями ее отдельных элементов, так и свойствами ее структуры; в) исследование механизма взаимодействия системы и среды; г) изучение характера иерархичности, присущего данной системе; д) обеспечение всестороннего многоаспектного описания системы; е) рассмотрение системы как динамичной, развивающейся целостности.

Таким образом, под системой понимается организация множества взаимодействующих элементов, функционально образующих единое целое.

Теория систем пользуется своей терминологией. Прежде всего, любая система состоит из элементов. Элемент – это любая материальная частица мира: от бесконечно малых, до невероятно больших величин. В каждом конкретном случае элемент может быть множеством, сложностью, упорядоченностью, организацией и подсистемой, входящей по иерархии в более организованную систему. Множество – это простая совокупность элементов. Сложность – уже совокупность разнообразного множества. Если к этому качеству прибавляется разнообразие в отношении порядка, то это объединение рассматривается как упорядоченность. Упорядоченность – представляет собой разнообразие элементов или множеств, сформированных в определенном порядке. Если между элементами или множествами прослеживаются связи, то такое формирование определяется как организация. Организация – это упорядоченное разнообразие отношений и связей элементов множества. И, наконец, если к организации добавляется взаимодействие, определяющее целостность, – это уже система. Система – это организация множества функционально взаимодействующих элементов, образующих единое целое. Структура это инвариант системы в морфологическом масштабе с относительно устойчивыми связями и отношениями.

Теория систем очень тесно связана с теорией информации. Информация – это всеобщее свойство материи, объективно отражающее реальные свойства неживой и живой природы, общества, свойства мышления и познания. Информацию можно разделить на несколько видов: элементарную – в неживой Природе; биологическую – в живой Природе; логическую; антропологическую, социальную.

Как быть, если нам не полностью известны характеристики, определяющие взаимосвязь частей в целом? В научных исследованиях так чаще всего и бывает. Как правило, имеется неполная информация о целом, его частях и о связях между частями, и, тем не менее, необходимо найти целое. Аналитического решения такая задача не имеет. Решение задачи в «лоб» в некоторых случаях может дать метод перебора. Перебор вариантов есть следствие недостаточности информации. Это обменная операция – обменивается неосведомленность на время («чем меньше знаем, тем дольше ищем»).

Основная задача исследований – это борьба с перебором, т.е. поиск ограничивающих «слепой» перебор правил. Законы Природы – это совокупность правил, запрещающих определенные варианты перестановок и сочетаний, получаемых из комбинаторного анализа. При исследовании каждый бит дополнительной информации сокращает перебор. В исследованиях имеют дело с несколькими каналами получения информации (научный эксперимент, известные законы Природы, осведомленный консультант и т.д.). Системный подход в технике состоит в синтезе системы с заданными свойствами на основе известного функционального набора элементов. Такой синтез можно считать «прямой задачей». В биологии и физике фактически ставится «обратная задача» – по поведению уже существующей системы необходимо восстановить ее организацию.

Все эти общие положения теории систем и теории информации («системно-информационная концепция») дают методологическую основу для глубокого понимания всей системы «Природы», а также прогнозирования ее поведения в ближайшем и отдаленном будущем.

Теория циклов (теория цикла, от греч. kyklos – круг) – совокупность взглядов на все природные явления и процессы как постоянные, противоречивые, циклические (генератором данной теории в новейшее время являлся ставропольский ученый – химик и философ Юрий Николаевич Соколов).

В глубокой древности возник взгляд, согласно которому источником самодвижения и саморазвития мира является противоречие. Противоречие – это взаимосвязь двух противоположностей. Этот взгляд получил название диалектики. Согласно диалектике, противоречие – это как бы «душа» реальности. Мы думаем, что именно анализ взаимосвязи противоположностей – в противоречии должен дать нам единый, универсальный принцип строения Природы.

Пусть объект А имеет некоторое противоречие. Противоположность этого противоречия обозначим условно как «+» и «-». Противоречие в процессе жизни объекта А и, следовательно, всей материи. Возникает следующий вопрос – что должно произойти с противоречием, чтобы оно одновременно изменилось и сохранилось? Для выполнения этих условий существует единственный вариант – противоположности противоречия должны перейти друг в друга. Плюс становится минусом, а минус – плюсом. Противоречие объекта А+, таким образом, как бы перевернется, перейдет в противоположное, зеркальное.