ПіД ЮПіТЕРАМИ СИНЕРГЕТИКИ

Інколи природа ставить досліди, які випереджають наукове прозріння. Ось незвичайне відкриття такого роду. У звіті «Доповідь про хвилі», датованому 1834 роком, англійський інженер Скотт Рассел писав: «Я стежив за рухом баржі, яку тягнула вздовж вузького каналу упряжка коней. Раптом баржа зупинилася, і перед її носом утворився великий водяний пагорб. Залишивши судно позаду, він понісся вперед, не змінюючи швидкості й форми».

Так С.Рассел відкрив феномен солітона — стійкої окремої хвилі. Виявляється, механізми солітона притаманні планетним катаклізмам, нищівним цунамі, а в фізиці — магнетикам, напівпровідникам, лазерам, елементарним частинкам. Як же позначилося вчення про солітон на прискоренні руху людської думки? Розумінню сутності видимих і невидимих енергетичних монстрів кооперативної фізичної структури присвячено нову книжку доктора фізико-математичних наук, професора О.Чалого «Синергетичні принципи освіти та науки» (Академія педагогічних наук України, Національний медичний університет імені О.Богомольця. К., 2000 р., тираж 500 пр.). Значення цього наукового напряму як нової міждисциплінарної сфери знань, що вивчає процеси самоорганізації та впорядкування у відкритих нерівноважних системах різної природи, безсумнівно, велике. Не випадково монографія українського вченого видана за сприяння Програми Дж. Фулбрайта (США), яка координує міжнародні обміни в царині освіти.

— Рассел, загалом, не перший природознавець, котрий помітив такий незвичайний синергетичний ефект, — говорить член-кореспондент АПН України Олександр Васильович Чалий. — У перекладі з грецької «синергія», чи «синергізм», — це спільна дія кількох чинників або засобів. Синергізм покладено, скажімо, в основу Галенової аптеки — лікарських творінь Клавдія Галена, лікаря-енциклопедиста доби імператорського Риму. Гален розрізняв, приміром, 473 рослинних та безліч мінеральних лікарських засобів, які він об’єднував за принципом синергізму.

І все-таки «ньютоновим яблуком» розвитку великих синергетичних відкриттів стало вчення про солітон і створення універсальної теорії фазових переходів. А відносно недавно, на межі вісімдесятих років, професор Герман Гакен зі Штутгартського університету в ФРН дав новий поштовх таким дослідженням і узагальненням, написавши книжку «Синергетика».

— Олександре Васильовичу, я тримаю в руках переклад цієї знаменної книжки, підписаної вам Германом Гакеном 1983 року під час міжнародної конференції в Пущині, на Оці. Причому, наскільки мені відомо, розмовляли ви вдвох російською...

— До синергетики це має стосунок лише в тому сенсі, що володіння кількома мовами, лінгвістичний «синергізм», ясна річ, благо. Утім, поєднуючим терміналом міжнародного наукового спілкування, як правило, служить англійська. Але чому талановитий німецький фізик володіє також російською? Як я згодом дізнався, дід Германа був у полоні в Росії під час Першої світової війни, а батько, солдат вермахту, потрапив у полон у Радянський Союз у роки Другої... Так у німецьку сім’ю прийшла чужа мова, яку й дід, і батько радили Германові вивчити.

Це, як ви розумієте, лише коротенький епізод, що демонструє, втім, інтерес відомого вченого Г.Гакена до світу не тільки фізичних явищ, а й людей. Бо сенс синергетики як інструмента потужного інтелектуального злету наприкінці XX століття полягає в тому, що вона дозволяє аналізувати, а потім інтегрувати в більш мудрому розумінні найрізноманітніші явища й тенденції в природі, науці й суспільстві. Нову науку навіть назвали натурфілософією ХХ століття, і, гадаю, справедливо.

— У своїй книжці ви наводите вражаючі синергетичні ефекти — від реакції Бєлоусова-Жаботинського, коли хімічна суміш у певних умовах, з інтервалом у чотири хвилини, на основі закономірностей фазових переходів раптом починає, у ритмі незбагненних коливань, змінювати забарвлення від червоного до синього й навпаки, до ревербераторів — спіральних хвиль у міокарді, посилення яких і призводить до зупинки серця. А позаяк знайдено «отруту», легше знайти протиотруту... Проте є, Олександре Васильовичу, і надзвичайно цікава своїми результатами конкретна синергетична розшифровка, яка дозволила академікові Є.Гончаруку разом з вами запропонувати абсолютно новий підхід до профілактики пестицидних отруєнь на полях. Розкажіть, будь ласка, про ці дослідження.

— Кілька років тому до Євгена Ігнатійовича Гончарука, відомого вченого в галузі профілактичної медицини, творця теорії та методології нормування чужорідних речовин у грунті, звернулися буряківники Київщини. Вони просили розібратися з незрозумілими випадками отруєнь на полях. Справа була ось у чому. Відразу після рясного дощу, коли знову припікає сонце, жінки зазвичай поспішають на плантації — літній день рік годує... І ось у цій, здавалося б, звичайній робочій обстановці раптом різко погіршувалося самопочуття, з’являвся головний біль. Не в усіх, але в багатьох було виявлено інтоксикацію пестицидами — хімічними засобами захисту рослин. По суті, екстремальна ситуація. Тим часом ретельна перевірка показала — пестициди внесено в грунт суворо за гігієнічним регламентом, перевищення максимально допустимих концентрацій немає. Отже, потрібні термінові корективи профілактичних нормативів? Традиційні токсикологічні методики нічого не прояснили. І тоді ми побудували синергетичну модель фазового переходу мікрочастинок пестицидів у даний парадоксальний погодний момент. Математична модель підказала — в атмосфері інтенсивного випаровування вологи відбувається самоорганізація хімічних мікронних «флюїдів» на дрібних крапельках води, і над полем зависає невидимий токсичний туман. Ці неординарні наукові висновки змусили запровадити додаткові заходи гігієнічного захисту на полях.

— У вступній частині книжки в епіграфі ви наводите слова В.Вернадського про те, що знадобилися тисячоліття, поки наука побачила риси єдиного механізму картини природи, яка видавалася хаотичною. Синергетичні прояви й закономірності, що іноді нагадують Божий план, буквально інтригують. Чи не розповісте про деякі з них?

— Будь ласка, ось, на мою думку, вражаючі приклади. У фізиці — червона пляма Юпітера та полярне сяйво; у медицині — ревербератори (їх наявність довів Норберт Вінер, основоположник кібернетики), гексагональні структури на сітківці ока, що вказують на депресію і навіть ріст злоякісних новоутворень; в екології — експансія епідемій і забруднень; в обчислювальній техніці — паралельні обчислення на ЕОМ нових поколінь.

— Олександре Васильовичу, в одному з розділів свого синергетичного маніфесту ви торкаєтесь і класу «соціальних амеб». Це нібито місток у соціологію та політику...

— Це, радше, не місток, а лише натяк. Суть ось у чому. Біологи виявили й описали гриби-слизовики, названі соціальними амебами. І ось чому. Коли слизовикам вистачає харчування, вони існують ізольовано — як фермери в сільському господарстві. Але варто з’явитися натякові на голод, і амеби агрегуються в спіральну структуру, своєрідні «артілі». Як це відбувається? Кожен голодний слизовик-одинак починає в режимі певних імпульсів виділяти хімічну речовину (морфоген) цАМФ — циклічний аденозинмонофосфат. Така просторова мітка й дозволяє амебам об’єднатися, знайти одна одну, продемонструвавши, погодьтеся, певну подобу соціальної поведінки.

— Але це лише подоба, хоча й дуже демонстративна. А чи підвладні законам синергетики суспільні явища?

— Це, вважаю, безсумнівно, проте з різних причин тут поки що terra incognita. Синергетичне забарвлення мають і магія натовпу, аж до бунтів і заворушень, і обстановка атаки в бою («Когда на смерть идут, поют...»), і панічний страх, і позитивний емоційний резонанс у студентській аудиторії та театральному залі. Але це те, що впадає в око й лежить на поверхні. Синергетика дає змогу моделювати таку самоорганізацію.

Надзвичайно привабливі й перспективні міждисциплінарні наукові дослідження й кооперативні педагогічні прийоми. Загалом ефективне навчання немислиме поза синергетикою, без об’єднання доказів, бо саме асоціативність, поєднання навіть у математиці передбачає незалежність результату від перестановки доданків або заміни множників їх еквівалентом. Скажімо, асоціативна робота очей, яка забезпечує злиття окремих зображень, отриманих кожним оком, в одну об’ємну картину, — справжній полігон синергетики. Проте коли вдуматися, перед нами і зразок для синергетичної побудови лекцій, семінарів і, ясна річ, експериментальних методологій.

А чому не піти далі? Я переконаний, приміром, що політичні партії, громадські об’єднання, депутатські групи тощо у своїх концепціях і сценаріях дій, відкинувши амбіції та пропагандистський самогіпноз, просто не можуть не враховувати закони синергетики стосовно до соціології, якщо вони справді прагнуть успіху й не хочуть проводити експерименти на народі in vivo.

— Олександре Васильовичу, попри десятки незрозумілих для непосвячених математичних формул і рівнянь, вашу книжку сприймаєш як філософсько- художній твір. Приміром, ви наводите слова лауреата Нобелівської премії фізика-теоретика Річарда Фейнмана, що стосуються, по суті, зачарування синергетикою: «Якось поет сказав: «Весь мир в бокале вина». Ми, мабуть, ніколи не зрозуміємо всього, що він вкладав у ці слова, бо поети пишуть не для того, щоб їх зрозуміли. Але, безперечно, коли зазирнути в келих, ми справді відкриємо цілий світ. У ньому і фізичні явища (іскриста рідина й аромат випарів, який залежить від погоди, нашого дихання, тепла рук, і блиск скла)... Але у вині є також величезне узагальнення: життя грунтується на бродінні. Наш обмежений розум розділяє цей келих вина на частини: фізику, біологію, геологію, астрономію тощо, але насправді природа ніякого поділу не знає». Мабуть, і ви — романтик синергетики, але значною мірою в союзі з наукою Гіппократа. Адже ви вже близько двадцяти років керуєте кафедрою медичної та біологічної фізики в Національному медичному університеті. Ви описали мовою фізики й математики чимало біологічних таємниць і закономірностей. А що нині, під юпітерами синергетики, вас цікавить найбільше?

— Грандіозність досконалості синаптичної передачі — між- клітинної взаємодії, передача імпульсів від нейрона до нейрона, крізь стики між закінченнями нервових клітин. Зрозуміло, що в природу такої миттєвої безпомилкової трансформації (скажімо, дар мови, механіка скорочення серця, диво пам’яті) пильно вдивляються фізіологи, біохіміки, біофізики, неврологи. Так, молекулярні портрети клітинних мембран, розкриті академіком П.Костюком, його попередниками, колегами й учнями в Інституті фізіології НАН України, — чудові біологічні одкровення. Та коли мені вдасться наблизитися до математичного розуміння роботи синапсів як моделі й осередку фазових переходів, описавши все це своїм професійним тлумаченням, можливо, ми краще усвідомимо, що ж таке синергетичний політ і почерк думки, чому розумовий космос складніший і досконаліший від космосу позаземного.

— Олександре Васильовичу, читаючи лекції в Університеті П’єра й Марії Кюрі в Парижі, а також не раз виступаючи на наукових конференціях у Німеччині, Іспанії і США, ви говорите англійською. А вашу книжку написано блискучою українською. Це, либонь, також має свої причини?

— Власне, я прагнув довести, зокрема самому собі, що українська мова — повноправний і безмежний змістовий океан для чіткого й вичерпного викладу будь-яких наукових питань та істин. І якщо книжці «Синергетичні принципи освіти та науки» судилися переклади, а я на це сподіваюся, то нехай першоджерелом служить видання рідною мовою.

Але дозвольте підкреслити, що я не першовідкривач, а лише, як говорив один із математичних творців синергетики, схилився біля колін і водночас піднявся на плечі титанів думки. Приміром, я посилаюся на працю російського математика В.Арнольда «Теорія катастроф» і монографію нобелівського лауреата І.Пригожина «Неравновесная статистическая механика», на дослідження Л.Ландау, К.Вільсона, К.Зімана, М.Боголюбова...

— Одну зі своїх робіт І.Пригожин й І.Стенгерс озаглавили, мабуть, символічно — «Порядок із хаосу». Здається, це знак і ваших досліджень?

— Мабуть, це загалом вектор науки, особливо в спробах по-новому побачити єдність живої та неживої природи, збагнути, як відбувається спонтанне ускладнення біологічних об’єктів, кореляція процесів структуроутворення, на чому грунтується кооперативний характер перебігу таких процесів у полі величезних просторових і тимчасових інтервалів, у чому таємниця притаманного життю могутнього відгуку на слабкі сигнали. І тут мені як фізикові, котрий певною мірою осягнув і медицину, можливо, поталанило. Адже в мене для цього свої, математичні «скельця Левенгука». А стосовно порядку з хаосу... Синоніми порядку — система, налагодженість, гармонія, синтонність. Але цей постулат і охоплює синергетика. Тож, перефразуючи П’єра де Кубертена, хочеться вигукнути: «О синергетико, ти — світ!»