Механизмы эволюции

Современное естествознание располагает достаточным количеством убедительных фактов, свидетельствующих о том, что не только живой мир является результатом эволюции и продолжает эволюционировать, но и наблюдаемая нами Вселенная изменяется. Процесс эволюции охватывает и социальный уровень организации материи. И естественно возникает вопрос о возможности единого языка для описания  процесса развития, который охватывает три специфически различных уровня организации материального мира, и одновременно, три звена единой цепи развития - неживую природу, живое вещество и общество. Акад. Н.Моисеев полагал, что в основу такого языка может быть положена дарвиновская триада: изменчивость, наследственность и отбор, но содержание этих понятий должно быть расширено.

Изменчивостью  можно назвать любые проявления стохастичности и неопределенности, которые  проявляются  в контексте необходимости,  т.е.  законов. Случайность и неопределенность - характеристики всех  процессов, протекающих в неживой природе (турбулентность, броуновское движение), в живой природе (мутагенез),  в обществе (конфликты). Стохастичность и  неопределенность в повседневной жизни людей проявляется в неоднозначности отображения реального мира в своем сознании, в неопределенности поведения и реакций на воздействия окружающего мира.

Изменчивость создает  поле  возможностей,  из  которого возникает многообразие процессов и структур. Она, вместе с тем, служит и причиной их разрушения. Такова диалектика самоорганизации (синергетики).

Второй фактор  -  наследственность.  Этим термином можно обозначить не только способность сохранять свои особенности,  но и изменяться  от прошлого к будущему,  способность будущего зависеть от прошлого.  Наследственность отражает влияние прошлого на будущее.  При этом  будущее определяется прошлым в силу стохастичности неоднозначно.

Отбор  - третье и самое трудное понятие триады.

Наш опыт показывает, что кажущийся хаос случайностей рождает нечто определенное и закономерное.  Законами природы мы называем те связи между явлениями, которые мы можем установить эмпирически или средствами логического мышления. Эти связи определяют процессы самоорганизации нашего мира.

Может быть, неустойчивости, порождающие хаос и неупорядоченность, это естественное состояние материи,  ее движения,  на фоне  которого лишь как  исключения возникают более или менее стабильные образования?  Может быть, только эти образования мы и можем наблюдать,  а все остальное происходит без свидетелей? Если это так, то принципами отбора можно назвать причины,  которые приводят к существованию устойчивых (квазистабильных) образований в нашем нестабильном мире. Принципами отбора являются все законы сохранения,  законы физики и химии,  второй  закон термодинамики, в экономике - условия баланса.

Особую роль  в мировом эволюционном процессе играет принцип минимума диссипации энергии: если допустимо не единственное состояние системы, а целая совокупность состояний, согласных с законами сохранения и связями,  наложенными на систему, то реализуется то состояние, которому отвечает минимальное рассеивание энергии,  или,  что то же самое, минимальный рост энтропии.

Можно выделить два варианта механизмов и типов эволюции.

Первый – адаптационные механизмы – дарвиновские механизмы естественного отбора, действующие не только в биологии, но и в физике, химии, технике и обществе. Адаптация или самонастройка обеспечивает развивающейся системе  стабильность  в  конкретных  условиях.  Изучая  эти  условия можно предвидеть тенденции в изменении параметров системы (например,  в селекции).  Пути развития системы ограничиваются каналом эволюции,  установленным природой, и в этом случае путь развития предсказуем с некоторой точностью. В данном случае эволюция носит линейный характер.

Второй вариант эволюции справедлив для неравновесных систем в пороговых состояниях, переход через которые ведет к резкому, качественному изменению протекающих в них процессов - к изменению их организации (пример: переход ламинарного течения в турбулентное с ростом расхода жидкости).

Очень важно при этом следующее: переход системы в новое состояние в пороговой ситуации неоднозначен,  так же как и характер ее новой организации, то есть после бифуркации существует некоторое множество возможных структур, возможных вариантов развития.  И предсказать заранее,  какая из этих структур и какой вариант развития реализуется,  нельзя  в принципе, ибо  это  зависит  от тех неизбежно присутствующих случайных воздействий - флуктуаций внешней среды,  - которые в  момент  перехода через пороговое состояние и будут определять отбор.

Эта особенность пороговых (бифуркационных  или  катастрофических) механизмов играет особую роль в развитии нашего мира. Неопределенность будущего и есть главная особенность второго типа механизмов  эволюции.  Она есть следствие того, что будущее состояние системы при переходе ее через пороговое значение определяется флуктуациями,  которые  присутствуют всегда.

При переходе через бифуркационное состояние система как бы  забывает (или почти забывает) свое прошлое. И в силу вероятностного характера перехода через это пороговое состояние  обратного  хода  эволюции уже нет. Время, как и эволюция, приобретает направленность и необратимость.

Механизмы эволюции  бифуркационного  типа заставляют реабилитировать, в известной степени,  теорию катастроф Ж. Кювье. Не только дарвиновское постепенное изменение видов характерно для эволюции жизни,  но и быстрые перестройки.  Катастрофические состояния биосферы, порождавшие бифуркации,  были столь  же  естественными  элементами эволюционного процесса, как и постепенное видообразование.

Законы физики, химии и другие принципы отбора устанавливают определенные границы изменения состояний системы,  канал,  внутри которого могут протекать эволюционные процессы.  Случайные факторы как бы пытаются вывести систему за эти границы.  До поры до времени этого не происходит - поток внутри канала следует механизму адаптационного типа.

Со временем  эволюционный поток выходит на пересечение нескольких каналов эволюции, и теперь вступают в действие бифуркационные механизмы А. Пуанкаре. На пересечении каналов возникает бифуркация или катастрофа. Возникает несколько вариантов дальнейшего развития, и выбор нового канала случаен или непредсказуем, ибо он зависит от случайных факторов. В этом случае эволюция носит нелинейный характер.

Из этого  вытекает один из общих законов самоорганизации материи: развитие характеризуется усложнением и ростом разнообразия форм  организации материи.