Так, например, ручей прокладывает себе русло только по такой траектории, которая связана с наименьшей затратой работы при стоке воды. Электрический разряд в воздухе (молния) происходит по траектории, следующей в направлении наименьшего электрического сопротивления, там, где воздух больше всего ионизирован, и т. д.
Согласно второму принципу (наибольшей вероятности), все физические закрытые системы переходят от статистически менее вероятного состояния к более вероятному состоянию, т. е. от большей упорядоченности и организации к меньшей упорядоченности. При этом уменьшается та доля энергии системы, которая может быть превращена в работу. Происходит необратимый процесс «обесценения» энергии, выражаемый ростом физической энтропии в соответствии со вторым началом термодинамики.
Оба эти принципа неприменимы для описания взаимодействия элементов самоуправляемой системы, самоуправляемых систем с внешней средой и друг с другом, если рассматривать процесс в целом. Если же брать отдельные элементы процесса самоуправления, то они могут быть описаны при помощи физических понятий, в том числе и упомянутых принципов.
Так, например, сидящая на нижней ветви ели белка, увидев у подножия соседнего дерева гриб, вместо того чтобы спуститься на землю и побежать за ним
37
кратчайшим путем, предпочитает взобраться повыше, а затем, перепрыгнув на ветви соседнего дерева, спуститься за добычей. Каждый элемент поведения белки может быть описан в строгом соответствии с физическими законами: столько-то калорий было затрачено на подъем, столько-то единиц силы было приложено, чтобы придать необходимое ускорение при прыжке, и т. д. Однако ответить на вопрос, почему белка совершила такой неэкономичный путь, почему она сперва перешла от более вероятного к менее вероятному состоянию, одна только физика не в состоянии.
При физическом взаимодействии объектов между ними происходит обмен вещества и энергии. При взаимодействии с внешней средой самоуправляемая система тоже участвует в обменных процессах. Однако характер таких обменных процессов уже иной. Все самоуправляемые системы принадлежат к классу открытых систем '. Они активно извлекают из внешней среды энергию в большем количестве, чем это необходимо для компенсации роста энтропии, обусловленного необратимыми процессами внутри самоуправляемой системы. Тем самым они обеспечивают регулярное взаимодействие своих элементов и подсистем.
Использование энергии внешней среды позволяет самоуправляемым системам быть в некотором смысле антиэнтропийными. За время существования таких систем их энтропия поддерживается на одном уровне или даже временами уменьшается, если система достаточно высоко организована и способна к прогрессивному развитию.
Так как самоуправляемые системы неизбежно изнашиваются, тенденция роста энтропии в конце концов одерживает верх над тенденцией уменьшения энт-
1 Л. Берталанфи. Общая теория систем: критический обзор — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 37.
ЗЯ
ропии. Антиэнтропийный характер самоуправляемых систем не вступает в противоречие со вторым началом термодинамики, так как при функционировании этих систем в роли подсистем более общих систем (среда — самоуправляемая система) второе начало распространяется и на них. Энтропия более общей системы, включающей в себя в качестве своих подсистем внешнюю среду и самоуправляемые системы, всегда возрастает.
При взаимодействии с внешней средой самоуправляемая система в целом и некоторая часть ее элементов переходят от менее вероятных состояний к более вероятным в каком-то отношении состояниям. Для того чтобы процесс самоуправления не прерывался, самоуправляемая система должна возвращаться к маловероятным состояниям. Для этого она использует энергию внешней среды, затрачивая ее для перевода некоторой части своих элементов и подсистем в маловероятные состояния.
Если рассматривать самоуправляемую систему в целом, то возобновление и поддерживание маловероятных состояний ее элементов является ведущей тенденцией процесса самоуправления. С исчезновением этой тенденции самоуправляемая система разрушается и превращается в скопище простых физических систем. Эту особенность самоуправляемых систем А. Сент-Дьердьй показал на примере различий между живыми и физическими системами и соответственно между биологическим и физическим подходами к вопросу: «Биология — это наука о невероятном, и я думаю, что в принципе для организма существенны только статистически невероятные реакции. Если бы метаболизм осуществлялся в результате ряда вероятных и термодинамически спонтанных реакций, то мы сгорели бы и вся машина остановилась бы, подобно часам, лишенным регулятора. Реакции контролируют-
39
ся тем, что они статистически невероятны и могу г происходить только благодаря специфическим механизмам, способным обеспечить их регулирование. Таким образом, в живом организме становятся возможными реакции, которые кажутся физику невозможными или, во всяком случае, невероятными» '.
Способность самоуправляемых систем переходить в маловероятные состояния обеспечивает им получение большого числа степеней свободы и благодаря этому высокую активность и маневренность, на много порядков превышающих активность физических систем. Активность последних не выходит за рамки динамизма ответной реакции на внешние воздействия. Такая реакция в основном определяется интенсивностью воздействия внешнего фактора, хотя по форме она во многом зависит от внутренних особенностей реагирующего объекта. Реакция физической системы сводится к противодействию внешнему для нее действию.
Если реакция физических систем непосредственно зависит от характера внешних воздействий, то активное поведение самоуправляемой системы относительно независимо от внешней среды и в большей мере определяется имманентными законами системы.
Переход самоуправляемой системы в другие состояния опосредованно зависит от изменений внешней среды. Самоуправляемые системы изменяют свое состояние таким образом, чтобы сохранялись их целостность и определенность как функционирующих систем.
Одним из ведущих принципов самоуправления является принцип активного самодвижения на основе регулярного воспроизводства маловероятных состояний системы, и ее элементов за счет извлекаемой из внешней среды энергии.
' А. Сент-Дьердьи, Введение в субмолекулярную биологию М., 1964, стр. 17.
40
В самоуправляемых системах сочетаются гибкость связей элементов, непрерывная изменчивость их состояний с устойчивостью протекания основных внутренних процессов системы или ее частей. Способом существования самоуправляемых систем является их функционирование, т. е. сохранение своей целостности и определенности, своей выделенности из окружающей среды через непрерывное изменение состояния системы в целом и отдельных ее частей и элементов.
Самоуправляемые системы выделяют себя из окружающей среды и не дают ей поглотить себя посредством поддерживания динамического равновесия с изменяющимися внешними условиями в соответствии с принципом активного равновесия или простого приспособления.
Простое приспособление не приводит к изменению структуры системы. Оно состоит в перестройке внутренних процессов самоуправляемой системы таким образом, чтобы была обеспечена ее целостность при изменении внешних условий в определенных пределах.
Перестройка внутренних процессов не может переходить за какие-то границы, за которыми целостность системы нарушается. Гибкость связей не может быть чрезмерной, т. е. такой, при которой исчезает сама функциональная связь и начинается распад системы.
При большом разнообразии форм простое приспособление имеет свои пределы. Если результаты воздействия внешней среды превышают возмржностч функционального изменения самоуправляемой системы, то она погибает.