Текст книги "Предмет философии – качественные преобразования"

Интеграционный процесс – существенный этап развития

Две основные проблемы – формирование многообразных сущностей и познание, занимавшие мудрецов с древних времен до наших дней, – сводились к единому процессу развития. Именно поэтому они слились у Гегеля в становление «абсолютной идеи». Соответственно мышление предстало основным предметом философии. Такая направленность философии была воспринята Энгельсом, а позже и всей советской философией.

Но за прошедшие полтора – два века мышление в общем проявлении стало успешно исследоваться физикой, биофизикой, биохимией, биологией. Что именно становится предметом изучения естественных наук и почему в мышлении многие процессы являются действиями менее сложно структурированной материи вплоть до уровня физических явлений, будет более подробно представлено при оценке деятельности многоуровневых систем, таких как нервная система и ее главный орган, мозг.

Но эффективность этих дисциплин при изучении мышления вновь актуализирует проблему предмета философии: есть ли такая сторона мышления, которая недоступна естественным наукам и должна изучаться сугубо философией. В противном случае она, как наука, попросту беспредметна, а значит и бессмысленна.

Формы отражения, присущие животным и человеку, должны иметь соответствующие предпосылки в явлениях менее сложно структурированных объектов природы. Эта идея высказывалась почти всеми материалистами, в частности в приведенной во Введении цитате Локка. Все природные объекты, в том числе живые существа, состоят из атомов, молекул. Следовательно, их специфические качества обязаны особой взаимосвязи этих элементов, которая также должна быть обусловлена всеобщими законами интеграций элементов.

Если же учесть, что, к примеру, познание обеспечивает повышение возможности человека во взаимодействии с природой, фактически его развитие, то именно во всеобщих закономерностях развития природных объектов следует искать эти самые предпосылки познавательной способности. Хотя Гегель исключал в определении мышления формы отражения, присущие даже высокоразвитым животным, никакие высшие формы не могут избежать своей базовой основы. В столь многоуровневом явлении, как мышление, имеют место все предшествующие формы взаимосвязей элементов, поэтому предмет философии было бы разумнее определять в том его качестве, которое обусловливает возникновение именно той или иной формы отражения. По существу, базовые проблемы философии древности, проблема формирования все более сложных сущностей, но и проблема познания, сводятся к единой проблеме развития.

При этом перед философами встает серьезная задача. Чтобы в этом процессе выявить предмет философии, отличный от предмета естествознания, нужно будет показать, что на каждом уровне усложненной структуры материи происходят особые явления, предпосылки отражения, которые соответствующие научные дисциплины своими методами принципиально не способны изучать. Для познания этих явлений необходима философия, именно они представляют собственный предмет философии. А в качестве частной задачи, встает необходимость показать, что существуют такие физические явления, в познании которых физика при своих колоссальных средствах исследования вынуждена признать собственную несостоятельность.

Такие явления действительно имеются, как ни странно, сплошь и рядом. Конденсация пара, замерзание воды, кристаллизация несчетное число раз осуществляются на наших глазах. И тем не менее именно эти процессы было труднее всего объяснить, опираясь на хорошо разработанные теории физики. Фазовые переходы относятся к процессам качественных преобразований, когда, к примеру, невзаимосвязанная совокупность частиц превращается во взаимозависимую целостную систему. Переход динамичен, следовательно, равновесное состояние должно смениться неравновесным, а далее такой внутренней взаимосвязью, которая характеризуется новым качеством, несводимым к качествам элементов. Теории хорошо описывали равновесное состояние систем, им удавалось с достаточным приближением описать слабо неравновесное состояние, но сильно неравновесный процесс, особенно в стадии скачкообразного перехода к целостности, оценить было крайне сложно. И уж в принципе невозможно было в одних и тех же уравнениях сочетать разные параметры элементов начальной системы и конечного целого.

Выход, как обычно, находился в отвлечении от качественного разнообразия и оценки лишь таких параметров, которые были присущи обеим фазам. Ими оставались привычные энергетические параметры, порой давление и температура. Поскольку считалось, что фазовый переход происходит при неизменной температуре, то можно было указать на ту ее величину, при которой имело место тепловое равновесие между двумя фазами, ниже и выше которой устойчиво сохранялась та или иная фаза. Так, в наших обычных условиях при температуре ниже 0 °C существует лед, выше 0 °C – вода. Было также определено соотношение температуры и давления в точках равновесия не только двух, но и трех фаз. Такая тройная точка одновременного существования льда, жидкой воды и пара возможна при давлении 4,62 мм рт. ст. и температуре +0,01 °C.

Однако чрезвычайно важным обстоятельством является тот факт, что одного лишь изменения критической температуры при критическом давлении недостаточно для фазового перехода. Теория физики никак не может объяснить скачок перехода в другую фазу. Вода может оставаться в жидком состоянии даже при минусовых температурах. Например, дистиллированную воду в лабораторных условиях выдерживали в жидком состоянии даже при –33 °C. Переохлажденная вода, как и пересыщенный пар, может существовать длительное время, хотя параметры теоретически соответствуют уже иной фазе. Это состояние называют метастабильным состоянием – фактор, имеющий особое значение для понимания процессов качественного преобразования.

Исходя из сугубо абстрактных рассуждений также можно было бы прийти к утверждению о метастабильности. Как уже было сказано, для взаимосвязи тела́ должны находиться в противоположных состояниях. Либо они по-разному заряжены: плюс и минус; либо спины электронов имеют обратные знаки: —½ и +½; либо вещества поляризованы в противоположных направлениях и т. д. Взаимосвязь абсолютно однотипных элементов невозможна. Рассматривая однородную систему в совершенно однородной среде при одинаковой температуре и одинаковом давлении, мы обязаны считать и изменения всех элементов также однообразными. Гомогенные элементы в тождественных состояниях могут отталкиваться, но отнюдь не входить во взаимосвязь. Следовательно, такая система не способна образовать новую целостность, новое качество. Чтобы вещество, будучи в метастабильном состоянии, могло перейти в иную фазу, требуется внешнее воздействие, но не из тех, которые равномерно распространяются на всю систему, а специфически изменяющее состояние отдельных элементов. Точечное воздействие создает различие в элементах, противоположность в их взаимоотношениях и тем способствует взаимодействию и взаимосвязи. Достаточно в переохлажденную жидкость опустить крупицу постороннего вещества, как почти мгновенно она вся затвердеет. Для обнаружения треков заряженных частиц Вильсон создал камеру, внутри которой пересыщенный пар очищался по возможности от примесей и ионов. Проходящая через камеру, элементарная частица формировала на своем пути центры конденсации пара, по которым выявлялась траектория движения. В точках пути она воздействовала на элементы пара, изменяя их заряд или поляризуя их, что вносило различие между этими и соседними молекулами и способствовало их объединению в капельки воды. Таким образом, для преобразования веществ требуется противоположность состояния их гомогенных элементов, что достигается благодаря воздействию со стороны окружающей систему среды. Физика не способна оценить все многообразие окружающего мира и вычислить, когда и какое именно воздействие с внешней стороны выведет систему из метастабильности.

Наблюдаемое нами обычное замерзание воды, переход жидкости в лед обязано не только минусовым температурам, но и тому обстоятельству, что в любом водоеме имеются всевозможные примесные частицы. Они обеспечивают измененные состояния отдельных молекул и способствуют формированию их взаимосвязей в новое кристаллическое состояние. Возникает множество центров кристаллизации, центров нуклеации, вокруг которых образуются все более расширяющиеся кристаллы, в конечном итоге охватывающие всю охлажденную поверхность водоема.

В теориях часто указывают на флуктуацию. При этом остаются в силе изучаемые общие параметры системы, но с учетом их отклонений от средних значений. Опять-таки элементы сами по себе не принимаются во внимание. Оценивается влияние флуктуации макропараметров. Хотя центры нуклеации признаются как необходимый момент формирования зародыша кристаллизации, их возникновение остается вне системного исследования. Но и при учете флуктуаций столь же важным остается анализ причин этих отклонений. Приходится вновь обратиться к отдельным частным воздействиям со стороны окружающей среды. Таковыми нужно отметить примеси, влияние стенок сосудов, в которых находится жидкость, и всевозможные неучтенные и неучитываемые воздействия, оказываемые на элементы системы внешним миром в прошлом и в настоящем. Просто вместо обращения к их точечным изменениям рассматривается некий суммарный эффект этих изменений, чтобы удовлетворить основное требование математический уравнений – однотипность оцениваемых параметров до и после качественных преобразований.

Очевидно, что своеобразное состояние отдельных элементов, обусловленное внесистемным точечным воздействием, не может быть учтено обобщенными параметрами. В лучшем случае физика фазовых переходов первого рода останавливается перед скачком в уравнении перехода, разрывом производных первой степени, так как в описании системных зависимостей в целом нет места единичным изменениям отдельных элементов. В то же время без таких изменений качественное преобразование невозможно. Физики вынуждены признать свою беспомощность в теоретическом охвате этого момента, скачка в переходе к новому качеству.

Благоприятное внешнее воздействие. Образование структуры зародыша

Философы после предыдущих рассуждений могли бы удовлетвориться принципиальной неспособностью физики объяснять скачки при фазовых переходах. Но следует еще понять образование форм отражения и тем более познания. Известен тот факт, что при метастабильном состоянии необходимо точечное внешнее воздействие, которое обусловит взаимосвязи между элементами системы. Но очень важно выяснить, является ли это воздействие преходящим, как некий катализатор, запускающий преобразование, но сам не вовлекающийся в конечное вещество, или воздействие сохраняет свое влияние и в структуре новой интеграции?

Когда речь шла о переходе пара в воду, образование центра нуклеации оставалось как бы лишь моментом, способствующим фазовому переходу. Рассмотрение его влияния на том и ограничивалось. Однако более детальное изучение кристаллизации жидкостей выявляет неисчезаемый эффект того, что можно назвать точечным воздействием на субстрат данной жидкости, создающее микроразличие в состоянии молекул жидкости. Даже гомогенное (без примесей) зарождение кристаллов, что возможно при очень сильном переохлаждении жидкости, обусловлено, хотя и трудно учитываемыми, флуктуациями состояний молекул из-за трудно оцениваемых частных влияний извне. В реальных условиях зарождение кристаллов происходит гетерогенным образом. Кристаллы часто формируют на поверхности постороннего твердого тела, примеси, присутствующей в жидкости.

Необходимо подробнее рассмотреть этот процесс, так как в нем проявляется фактор, чрезвычайно важный для понимания более сложных явлений действительности.

Особое значение приобретает акт зарождения кристаллов, иначе говоря, акт образования в жидкости мельчайших частиц твердой фазы (они играют роль так называемой «подложки»), зародышей, центров нуклеации, центров кристаллизации. На этой базе формируется упорядоченность частиц, которая повторяется в трех измерениях во всем объеме. Закономерное расположение частиц поддерживается на миллионах межатомных связей на всех направлениях роста кристаллов. Поэтому принято говорить о наличии в таких твердых телах «дальнего порядка».

Отметим, что далеко не любой внешний фактор и не при любых условиях может стать той базой, на которой сформируется зародыш кристалла. Очень важна, например, смачиваемость поверхности твердой фазы жидкостью. Она зависит от близости структур кристаллических решеток примеси и твердой фазы, от межатомных расстояний в них. Для получения металлов в жидкую фазу чаще всего вводят намеренно специальные вещества, которые являются лучшими ядрами для зарождения кристаллов.

Естественно предположить, что для преобразования более сложных тел потребуется более специфическое воздействие, а результатом различных влияний окажутся более многообразные новые качества.

Очень важно обратить внимание на тот факт, что внешние факторы, обеспечив создание зародыша кристалла, тем самым формируют определенную структуру кристалла, развивающегося на основе этого зародыша. В частности, при так называемом дендритном росте каждый дендрит растет из одного центра кристаллизации, все его ветви одинаково ориентированы, так что он представляет собой, по существу, монокристалл. Обычно в жидкости имеется множество примесных частиц, каждая из которых способна стать центром нуклеации, кристаллизации. При затвердении рост даже наиболее эффективного кристалла не бывает столь скорым и значительным, чтобы охватить всю жидкость. Множество центров создает упирающиеся друг в друга монокристаллы, в совокупности образующие твердое поликристаллическое тело. Металлургам наиболее желательно именно равномерное распределение таких центров, поскольку в итоге они приводят к однородному кристаллическому состоянию металла. Но для нашей темы очень важен тот факт, что ориентированные зародыши приводят к ориентированным кристаллам. В общем случае структура и форма зародыша, возникшая под влиянием примеси, может проявиться во всем объеме сформировавшегося монокристалла. Внутренние взаимосвязи и кристаллическая решетка, в основном определяемые атомным и молекулярным составом жидкости, инициируются внешним воздействием или примесной частицей. Монокристаллы древовидной формы растут, наслаиваясь на первичную форму зародыша, ориентируясь также под влиянием градиента температуры. Рост кристалла будет происходить по типу наследования первично сформировавшейся структуры.

Схожие процессы происходят и при полимеризации. Опять-таки сказывается зависимость от подложки, чаще всего даже более значимая, чем при кристаллизации. Повторение формы и структуры, чем-то обусловленной зародышем, распространяется на всю многомерную цепочку полимерных кластеров. Своеобразный интерес представляет выявленное Эйгеном и его сотрудниками условие устойчивости полимерной цепи относительно сбоев при воспроизводстве. Система должна состоять из двух кросс-каталитически связанных молекул, так чтобы каждая из них, воспроизводясь, действовала как катализатор на синтез противоположной полимерной молекулы. При такой взаимосвязи они обеспечивают друг другу устойчивую редупликацию, защищаясь от возможных внедрений структурно иных полимерных цепей. Нечто подобное происходит в живой материи, в частности между взаимодействием нуклеиновых кислот и протеинов.

Кристаллизация позволяет сделать важные для нашей темы следующие выводы.

1. Обязательным условием кристаллизации является переохлажденная (метастабильная) жидкость, при которой минимизируется кинетическая энергия и превалирует потенциальная энергия, обеспечивающая взаимосвязи молекул и атомов. Утверждается, что в общем представлении исходным состоянием суммативной системы является совокупность независимых элементов в ограниченном пространстве, в которой происходит количественный рост активированных элементов. Возникает сильно неравновесное состояние, метастабильность.

2. Одно лишь охлаждение жидкости недостаточно для кристаллизации. Необходимым моментом перехода жидкости в твердое тело является неоднородность состояния элементов системы. Неоднородность обеспечивается либо изначальным различием, обусловленным прошлым разнообразием воздействий среды (обобщенно учитываемым параметром флуктуации), либо случайными по отношению к системе воздействиями извне. Благоприятное внешнее воздействие способствует образованию структуры зародыша. Образуются локальные интеграции, которые со временем охватывают всю систему, формируя в конечном итоге целостную систему.

3. Далеко не всякое «иное» может способствовать формированию новой фазы, нового качества. С одной стороны, оно должно согласовываться с тем конечным результатом, который является благоприятным для разрешения проблемы неравновесности (метастабильности), с другой – внести то необходимое изменение, без которого прежнее состояние не способно преобразоваться само по себе. Тем самым образовавшаяся система будет состоять из прежнего вещества, но в такой взаимосвязи, которая содержит в себе воздействие внешней среды. Можно в новых качествах обобщенно отметить как содержание исходной системы (субъективная сторона), так и внешнее формо– и структурообразующее воздействие (объективная сторона). Внешнее воздействие не просто вызывает одно однозначное изменение, которое могло бы впоследствии и исчезнуть, но оказывается фактором структурирования целостной системы, которая тем самым «усваивает» и далее содержит в себе ставшие необходимыми для интеграции признаки ее среды. Случайное внедряется в структуру и становится необходимым свойством новой системы. Система «интернализирует» внешнее, делает «своим» то, что прежде было «чужим». Внешняя противоположность системы и среды предстает в образовавшейся структуре как внутреннее противоречие.

4. Возникшее твердое тело по форме и структуре становится зародышем или матрицей для последующего преобразования жидкой фазы при наличии соответствующих внешних условий. Происходит распространение (редупликация) подобных тел, повторяющих структуру, порой и форму первичного зародыша. Центр нуклеации, обросший равнозначными связями, оказывается в прочном равновесном нейтральном состоянии. Активируются в большей степени внешние поверхностные стороны кристалла, что по форме активации обусловлено общей структурой. Поэтому активность разрешается при присоединении недостающих или новых элементов того типа и в той последовательности, которая задается возникшей структурой.

Интеграционные процессы в живой природе

Конечно же, есть огромная разница между физическими явлениями, пусть даже то были бы явления качественных переходов, и событиями в нашей общественной жизни. Мысль о том, что все сущее принадлежит единой природе, что сколь бы ни были сложны живые существа, они все-таки состоят из тех же неживых атомов и молекул, а следовательно, подчинены также неким всеобщим закономерностям, бесспорна. Этот взгляд поддерживает стремление выявлять единые природные законы.

Есть немало интересных примеров интегративных процессов в эволюционном ряду развития у простейших: амеб, кишечнополостных, у термитов, муравьев и т. п., – когда порой буквально на глазах происходит объединение первоначальной совокупности самостоятельных независимых элементов в целостную систему, действующую как единый организм. Причем характерные стадии внутренних изменений, но и необходимые внешние воздействия, обеспечивающие качественные переходы, играют также определяющую роль в преобразованиях живых организмов.

В качестве наиболее показательного примера можно рассмотреть преобразование совокупности одноклеточных амеб в многоклеточную организованную колонию, фактически новую особь. Такова группа клеточных слизевиков, амеб, называемых миксамебами, внешне очень схожих с грибами. Они являются почвенными организмами, питаются почвенными бактериями. Амебы относятся к классу саркодовых, которые, как и жгутиконосцы, происходят, как полагают, из древнейшей группы эукариотидных (уже обладающих ядром в отличие от прокариотидных) организмов.

Хорошо изучен вид Dictyostelium discoideum, формирующий взаимосвязанную колонию. Преобразование напоминает фазовый переход первого рода. В качестве исходной системы можно рассмотреть совокупность этих амеб в определенном пространстве. Они растут, размножаются как одноклеточные организмы, заполняя данную территорию. Амебы, переваривая главным образом бактерии, делятся по типу митоза, полностью копируя себя. До тех пор пока пищи достаточно, их деятельность протекает самостоятельно, почти независимо друг от друга. Но когда пища истощается, миксамебы начинают взаимодействовать между собой. Процесс запускается продуцированием циклической аденозинмонофосфаты (цАМФ). Голодные амебы испускают цАМФ, который, вообще-то говоря, играет большую роль в активности гормонов и у высших животных. Он обусловливает хемотаксис (движение по химическому градиенту) у других амеб. Благодаря хемотаксису соседние амебы вытягиваются и движутся к центру. По мере того как клетки вступают в контакт вблизи центра агрегации, они слипаются определенными участками мембран. Вовлеченные таким образом в общий поток клетки также вырабатывают цАМФ, тем самым увеличивая суммарную интенсивность и радиус действия привлекающего фактора. Таков путь все усиливающегося объединительного влияния агрегатной положительной обратной связи. Она может распространиться на колонию, состоящую примерно из 10⁵ амеб. Какие именно амебы и в каких именно местах станут центрами агрегации, зависит от своеобразных характеристик пространства или случайных факторов, ускоряющих процесс синтеза у каких-то амеб. Имеется также противоположная тенденция, которая действует вследствие расщепления синтезированной цАМФ после ее транспортировки через мембрану во внеклеточную среду, что обусловлено влиянием фосфодиэстеразы – фермента, выделяемого амебами. Наличие конкурентных факторов, как и в многочисленных примерах колебательных явлений, приводит к колебаниям в сползании амеб в многоклеточную колонию, образованию концентрических волн амеб, сходящихся к центру.

У сформировавшейся колонии в благоприятной среде происходит дифференциация клеток в зависимости от их расположения. Верхняя часть формирующегося плодового тела заполняется спорами, в середине образуется стебелек, подобный стеблю у растений, – полый конусообразный целлюлозный стержень, нижняя часть представляет собой базальный диск. Хотя количество клеток в агрегате может варьировать от сотен тысяч до 12, пропорции частей плодового тела остаются теми же. Например: 9 клеток в споре, 2 клетки в стебле, 1 в базальном диске. Дифференциация и соответствующее формирование целостного тела обусловлены расположением клеток по отношению друг к другу и к внешней среде, сигналами, исходящими от соседей. В данном случае воздействие признаков поверхности, где формируется колония, определяет структуру тела примерно так, как форма снежинок (кристаллических тел) обусловлена местом их образования.

Сам процесс образования многоклеточного организма из совокупности одноклеточных вполне согласуется с ранее рассмотренными качественными преобразованиями в неживой природе.

Во-первых, миксамебы после деления располагаются в ближайшем пространстве, там же они накапливаются, до тех пор пока имеются бактерии для их питания. Наличие пищи позволяет каждой амебе удовлетворять свою потребность, гомеостаз сохраняет равновесное состояние системы амеб и их независимость друг от друга.

Во-вторых, они оказываются в активированном состоянии, когда наличное в данном пространстве питание истощается. Усиление голода переводит систему вначале в слабо-, а затем в сильно неравновесное состояние. Управляющим параметром может служить цАМФ, который издают голодные амебы и величина которого направляет их перемещение.

В-третьих, случайность внешнего воздействия, влияющего на образование центра нуклеации, обусловлена прежде всего пространственным своеобразием места скопления амеб, более скорым истощением бактерий в данной точке, ранним голодом некоторых амеб и усиленным испусканием цАМФ. Эта исходная неоднородность оказывает влияние на последующее формирование организма, на место и функцию миксамеб в образующемся организме.

В-четвертых, в предыдущих примерах преобразований в неживой природе можно было выделить два типа конечных систем. Один – с когерентным потоком, как это было в лазере, в ячейках Бенара, в некоторых химических диссипативных системах, но и в колониях ряда бактерий. Другой – качественно преобразованная система – соответствовал фазовому переходу первого рода, в процессе которого образуется внутренне взаимосвязанная целостность. Таковы и интегративные превращения, в результате которых одноклеточные миксамебы завершают процесс в определенным образом взаимосвязанном плодовом теле, действующем как единый организм.