Сложение систем

Трудно выделить наиболее общую закономерность сложения систем. Пожалуй, ею может служить закон подобия части и целого, или биоголографический закон, связываемый китайцами с именем их соотечественника Zhang Yingging*, но, безусловно, уходящий корнями глубоко в века: часть является миниатюрной копией целого, а потому все части одного уровня иерархии систем похожи друг на друга. Примеры: модель атома и солнечной системы; человеческое существо — миниатюрная копия мироздания; организм, состоящий из многих клеток и одноклеточный, при этом каждая клетка генетически как-то представляет модель целого многоклеточного организма.
Закон подобия части и целого не абсолютен. Электрон никак не может быть моделью организма, а отдельные гены аналогичны и даже идентичны у очень далеко систематически отстоящих друг от друга видов. Однако такие противоречия встречаются, как правило, при сравнении очень иерархически удаленных структур, главным образом элементарных и очень сложных. С известными поправками можно согласиться, что части обычно физиономически отражают основные свойства целого и аналогичны между собой.
Закон подобия части и целого отнюдь не означает их абсолютной идентичности. Наоборот, еще в античное время была сформулирована аксиома: целое больше суммы его частей, или аксиома эмерджентности: целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его частей-подсистем и не равно сумме элементов, не объединенных системообразующими связями. При сложении системного целого образующаяся интеграция подчиняется иным (хотя возможно, и подобным) законам формирования, функционирования и эволюции. Образно говоря, одно дерево еще не лес, как и группа деревьев, а механическое сосредоточение химических элементов, молекул органических веществ, даже тканей и органов, не дает организма. Для леса необходимо сочетание всех его экологических компонентов, составляющих именно его экосистему, образование круговоротов веществ, регуляция потока энергии, в том числе образование собственного биоклимата, и т. д. Для организма требуется «энтелехия» системной целостности, обмена веществ и других свойств биосистемы.
При всей очевидности аксиомы эмерджентности ее не всегда осознают в практической деятельности.
Совершенно очевидно, что никакая система не может сформироваться из абсолютно идентичных элементов. Отсюда вытекает закон необходимого разнообразия. Даже в кристаллической решетке положение атомов в ней делает их функционально различными. Сельскохозяйственная монокультура вообще лишь метафорическое понятие, если это не стерильная гидро- или аэропоника одного клона растений. В любой монокультуре участвуют сотни видов дробянок, грибов, растений (сорняки) и животных (почвенные, вредители и др.). Для каждого типа систем необходимое разнообразие количественно различно и часто строго фиксировано. Нижний предел — не менее двух элементов (белки и нуклеиновые кислоты, «он» и «она» и т. п.), верхний предел — бесконечность.
Системные образования состоят из подсистем. Их необходимое число и разнокачественность также более или менее постоянны. Для простейших систем это очевидно (два атома О₂ дают кислород, три — озон), но для более сложных ясность этого принципа теряется. Например, каково должно быть число и разнокачественность функциональных составляющих биотического сообщества? В общем виде ответ несколько неожиданный: столько, сколько необходимо для его формирования, обычно много, но не строго фиксированно и различно в зависимости от географического и топографического места, среды жизни и других факторов. И эта неопределенность отражается в законе (правиле) полноты составляющих: число функциональных составляющих системы и связей между ними должно быть оптимальным — без недостатка или избытка в зависимости от условий среды или типа системы.

Жесткие системы* имеют более фиксированный (иногда абсолютно) лимит составляющих. Например, молекула вещества в любых условиях, оставаясь сама собой, сложена определенным числом атомов. Строго говоря, четкие лимиты характерны для всех систем, но экологические их модификации часто не теряют функциональных черт и при довольно большом разбросе числа составляющих. Для них характерны естественные колебания даже количества входящих видов. Размах колебаний ограничен законом необходимого разнообразия.
При всех колебаниях числа составляющих оно подчиняется действию закона избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов организации: многие динамические системы стремятся к относительной избыточности основных своих составляющих при минимуме вариантов организации. Избыточность числа элементов нередко служит непременным условием существования системы, ее качественно-количественной саморегуляции и стабилизации надежности, обеспечивает ее квазиравновесное состояние. В то же время число вариантов организации жестко лимитировано. Природа часто «повторяется», ее «фантазия», если говорить не о числе и разнообразии однотипных элементов, а о количестве самих типов организации, очень ограничена. Отсюда многочисленные структурные аналогии и гомологии, однопорядковые формы организации общественных процессов и т. п.
Стремятся к избыточности, например, демографические (в широком понимании термина) и экономические процессы, а также их следствия (распашка земель, урбанизация и др.). Однако имеется и стратегия самоограничения, направленная на замену количественного роста качественным усовершенствованием: забота о потомстве, большая его жизненность, интенсификация производства и т. д. Принцип перехода избыточности в самоограничение может быть сформулирован в следующих словах: избыточность системных элементов может быть заменена повышением качества этих составляющих (индивидуальной надежности) или их агрегации, в том числе в функциональные надсистемы (ср. ниже правило конструктивной эмерджентности и закон перехода в подсистему). Фактически все мироздание, начиная от «Большого взрыва» при формировании нашей Галактики, подтверждает справедливость этого принципа.
Фиксированное число разнокачественных элементов возникает, очевидно, под давлением объективных причин. Всякое объединение не случайно, если оно не вызвано антропогенными внешними обстоятельствами. Движущим механизмом служит «выгода» большей надежности при объединении — действие правила конструктивной эмерджентности: надежная система может быть сложена из ненадежных элементов или из подсистем, не способных к индивидуальному существованию. Примеры этого правила чрезвычайно многообразны. Природа очень часто прибегает к услугам правила конструктивной эмерджентности. Достаточно вспомнить колониальные организмы (например, кораллы) и общественных насекомых (муравьев, пчел, термитов). Иерархическое строение природных систем также результат действия обсуждаемого правила. И для этого случая можно сформулировать закон (правило) перехода в подсистему, или принцип кооперативности: саморазвитие любой взаимосвязанной совокупности, ее формирование в систему приводят к включению ее как подсистемы в образующуюся или существующую надсистему: относительно однородные системные единицы образуют общее целое. Примеры столь множественны и общеизвестны, что едва ли их стоит приводить. «Кооперативный эффект» проявляется на всех уровнях организации материи, и его часто называют системным, или системообразующим, эффектом. Фундамент возникновения кооперативного эффекта — значительный вещественно-энергетический и информационный выигрыш.
Это преимущество постепенно растет согласно закону (принципу) увеличения степени идеальности (Г. В. Лейбница), или «эффекту чеширского кота» (Льюиса Кэррола): гармоничность отношений между частями системы историко-эволюционно возрастает (кот уже исчез, а улыбка его еще видна). Этот принцип практически не имеет исключений, будь то отношения типа хищник — жертва или хозяин — паразит, морфолого-физиологическая корреляция органов в индивиде, взаимоотношение государств в мировом сообществе.
Эмпирические наблюдения подводят к формулировке аксиомы, или закона системного сепаратизма: разнокачественные составляющие системы всегда структурно независимы. Между ними существует функциональная связь, может быть взимопроникновение элементов, но это не лишает целостностей, входящих в систему, структурной самостоятельности при общности «цели» — сложения и саморегуляции общей системы. Например, организм состоит из органов. Каждый из них «не заинтересован» в ухудшении работы другого органа или в уменьшении его размеров. Наоборот, в составе системы организма каждый орган тесно связан с другими гуморально и общей судьбой. Вместе с тем, печень не может быть частью сердца, но лишь функциональной составляющей пищеварительной системы. Таковы же взаимоотношения в любых системах, в том числе в социальном их ряде, хотя это не всегда осознается. Границы могут быть не столь четки, как в организме между органами (хотя и в нем они достаточно размыты). Например, государства в истории неоднократно укрупнялись, входя друг в друга, и разукрупнялись. Однако в конечном итоге империи распадались в силу действия закона оптимальности (см. ниже) размеров и неизбежного сепаратизма наций и народов, этносов. Это не противоречит экономическому и даже политическому объединению государств на основе «гуморальной» связи мирового рынка. Общемировое единое государство как структурно гомогенное образование также невозможно, как не может быть высшего организма из аморфного клеточного вещества, недифференцированных тканей и т. п. «Плавильный котел» наций возможен лишь как юридическое, но не физическое состояние, если речь не идет о тысячелетиях.
Итоговым обобщением и развитием перечисленных закономерностей сложения систем служит закон оптимальности: с наибольшей эффективностью любая система функционирует в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах (или: никакая система не может сужаться или расширяться до бесконечности). Размер системы должен соответствовать выполняемым ею функциям. Обычно такой размер называют характерным размером системы. Ясно, что для того, чтобы рождать живых детенышей и кормить их молоком, самка млекопитающего не может быть ни микроскопической, ни гигантской; чтобы летать, птица не может быть слишком большой и т. п. Менее ясно, что в любую эпоху размер национальных государств строго ограничен, и империи, страдающие «синдромом динозавра», обречены на распадение. И в то же время, исходя из закона перехода в подсистему, государства не могут не кооперироваться, в том числе в области природопользования. Это им дает возможность использовать преимущества конструктивной эмерджентности.
Для перехода к обсуждению законов внутреннего развития систем важна формулировка правила системно-динамической комплементарности, или закона баланса консервативности и изменчивости: любая саморазвивающаяся система состоит из двух рядов структур (подсистем), один из которых сохраняет и закрепляет ее строение и функциональные особенности, а другой способствует видоизменению и даже саморазрушению системы с образованием новой функционально-морфологической специфики, как правило, соответствующей обновляющейся среде существования системы. Чем жестче организована система, тем сильнее в ней механизмы консервации, прямолинейней и непосредственней их действие. При этом большее значение имеют внешние для системы, а не внутренние для нее факторы развития. Примеры взаимодействующих рядов структур — наследственность и изменчивость с их аппаратами, организмы-эдификаторы в экосистемах и «вредители» в них, консервативные и радикальные партии в общественном развитии и т. п.
Жесткие системы, вернее, квазисистемы типа механических устройств и тоталитарно-автократических политических общественных структур лишены свойства и механизмов самоподдержания (вместо них действуют жесткие связи и механизмы принуждения) и потому обречены на постепенное разрушение, тем более скорое, чем агрессивнее для них окружающая среда. При этом сначала выходят из строя отдельные части, а затем наступает момент полной деструкции такой квазисистемы без возможности для нее не только самовосстановления, но и искусственного ремонта (однако может быть создан из тех же или подобных частей еще более жесткий аналог). Подобные явления наблюдаются и в тех случаях, когда среда (физическая, историческая и т. д.) не соответствует функционально-структурным особенностям системы. В этом случае происходит вымирание, смена функций и другие аналогичные процессы, охватывающие не только исчезающие системы, но и связанные с ними функциональные совокупности и их иерархию (например, один вид никогда индивидуально не исчезает, с ним вместе меняется вся пищевая цепь, сеть, а затем консорция, синузия, биоценоз, экосистема и, отчасти, их иерархия в целом; аналогичные процессы идут в общественных процессах в случае изменения политической системы в одном государстве или их группе). Дополнительные закономерности читатели найдут ниже: см. закон согласования строения и ритмики (функций) частей (подсистем), или закон синхронизации и гармонизации системных составляющих (конец разд. 3.2.2), а также закон экологической корреляции и принципы экологической комплементарности (дополнительности) и экологической конгруэнтности (соответствия) в разд. 3.9.1.