Структура (от лат. structura - строение, расположение, порядок) – совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе. Часто употребляется в качестве одного из определений понятия формы, синонима понятия организация [3]. В научном плане истоки формирования понятия структуры связываются с развитием в химии представлений о строении вещества и морфологией, учением о форме и строении организмов в биологии. Наибольший объем смыслового содержания понятие структуры получило в математике, положившей начало структурализму в гуманитарном знании. Под структурой в математике понимается заданное множество элементов с фиксированным множеством операций над ними – таковы, например, различные абстрактные алгебраические структуры. Математика дала разветвленную классификацию структур посредством понятий инварианта, группы преобразований множества, теории решеток и теории графов [4,5]. Графы и по сей день остаются общепринятым наглядным геометрическим образом понятия структуры. Выявление в математической теории определенной структуры означает установление гомоморфизма ее какой – либо ветви алгебры (часто теории групп) и рассматривается как усиление самой теории.

С развитием других естественных наук в 20 веке стало возможным говорить о структуре видового разнообразия в биологии, структуре личности в психологии, структуре языка, социальной структуре, структуре экономики государства и т.д. Во многом эти варианты понятия совпадали с его математическим определением. Существенным отличием между ними было то, что структуры в «мягких», нетехнических областях обнаруживали безусловную изменчивость, как плавную, эволюционную, так и катастрофическую, бифуркационную, Изменения затрагивали как весь объект в целом, так и его составляющие подобъекты, которые утратили статус элементарности. Структуры далее не рассматриваются как статичные, в отрыве от метаболических процессов [16]. Фундаментом такого расхождения содержания понятий является то, что жизнедеятельность естественных структур как правило рассматриваются на неизмеримо больших временных масштабах, нежели технических. На таких временных интервалах игнорирование взаимодействий с окружающей средой (т.е. абстракция) означала бы утрату всякой познавательной и практической ценности исследования.

Понятие структуры сразу стало центральным в системном анализе со времени его становления и развития. В этом отношении знаменательна пионерская работа начала 20 века А.А. Богданова [1], предвосхитившая сегодняшнее понимание термина с позиций теории самоорганизации. Долгое время, однако, в общей теории систем понятия система, организация, целостность, структура неявно употреблялись как синонимы. Тем не менее, начиная с 70-х годов, теория систем приходит к выводу, что изучение закономерностей возникновения, выживаемости, устойчивости различного структур различного рода в определенной окружающей среде, движущих сил их изменения и взаимоперехода друг в друга – означает овладение знанием системной динамики в наиболее полном, междисциплинарном ее понимании [2]. С этого момента начинается отход общей теории систем от кибернетики, где структура трактовалась исключительно в техническом, математическом смысле, и преобразования ее в современную теорию самоорганизации материи [16].

На сегодняшний день направление развития представлений о структурах задается биологической парой понятий морфогенез и анатомия ( ан – не, и греч.  - неделимый), рассматривающей развитие строения живого во взаимосвязи со строением их внутренних органов в самом широком смысле – от целого до клеточных органоидов [9]. Плоское, одномерное представление понятие структуры уступило место понятию иерархической организации материи [6]. Это направление включает в себя в качестве развитой ветви математическую теорию нелинейных динамических систем, физическую дисциплину, изучающую фазовые переходы и превращения в различных процессах и материалах и математику теории алгоритмов и вычислительных процессов (computer science – англоязычное название ). Симбиоз этих разделов науки образует то, что в конце 20 века стало называться теорией сложности (theory of complexity) [7-12].

Проблематика динамики структур в сегодняшнем понимании включена в теорию самоорганизации материи. Основная методологическая трудность в экспликации понятий состоит в общенаучном согласовании наблюдаемого роста сложности и появления возникновения того, что интуитивно понимается как порядок, во всех сферах со вторым началом термодинамики, устанавливающим неизбежность тепловой смерти вследствие роста энтропийных, дезорганизующих процессов. Не менее важным является выработка междисциплинарного содержания понятия порядка, который адекватно отражал бы его понимание, существующее в нелинейных диссипативных физико-химических системах и теории фазовых переходов. В этом направлении пока работают лишь аналогии с этих областей на всю остальную часть науки [16] и определенные надежды связываются с математикой сложности – теорией алгоритмов, которая по своему содержанию не связана с какой- либо определенной научной дисциплиной и содержит много результатов и положений, имеющих общенаучный статус [8].

Важнейшим представлением этой теории следует считать понятие рекурсивного описания, рекурсивного построения объекта и универсальной вычислительной машины Тьюринга. Рекурсивность означает способ построения, использующий только ранее построенный материал. Универсальность предполагает возможность моделирования данной вычислительной структурой всех возможных других алгоритмов. В сочетании идеи универсальности, рекурсивности и самоорганизации служит моделью саморазвития, «самовычисления» систем и их способности к изменениям в условиях изменившейся обстановки, самоподдерживающеся стабильности и жизнеспособности. На этом пути наиболее впечатляющие примеры возникновения и взаимодействия структур дает компьютерное моделирование методами клеточных автоматов, наиболее известный пример этой практики – игра «Жизнь» [7-10,13-15]..

Картина Мира бытия структур совпадает с картиной Мира теории самоорганизации. Кратко, жизнь упорядоченных образований выглядит следующим образом. Структуры возникают благодаря фактору нелинейности в движении материи. Однажды возникнув, естественные системы движутся к границе хаоса и порядка. Каждое из этих состояний материи играет двоякую роль по отношению к системе: несет как возможность смерти так и жизни. Если система чрезмерно остается погруженной в состояние порядка, она изолируется от остального Мира и утрачивает качество «универсальности», спасающей при изменениях внешней среды. Сдвиг в глубины хаоса лишает систему устойчивости и возможности противостоять разрушительным энтропийным процессам. Конструктивная роль хаоса заключается в придании ему достаточной гибкости, новационного элемента, в частности при переходе через бифуркационные состояния. Порядок поддерживает стабильность и позволяет гасить разрушающее, десинхронизирующее действие внешней среды. Антагонизм порядка и хаоса проявляется на всех масштабах строения системы, формируя степень «универсальности»- индивидуальность, жизнеспособность, гибкость [9,16].

Нелинейная наука, в основном физика, сформировала атрибутивные признаки самозарождения структур, составляющие «словарь сложности». Ими являются : возникновение макроскопической упорядоченности; согласованность, когерентность в поведении элементарных частиц системы; бифуркационный выбор и нарушение первоначальной симметрии, «забывание» прежнего состояния при фиксации нового варианта структуры [16].

Проблематика единого понимания динамики структур, также как и в теории самоорганизации в значительной степени упирается в необходимость согласования различных представлений о времени, существующих в разных областях естествознания. В первом приближении стабильные структуры, можно рассматривать как части пространства, где время течет линейно, т.е. в принятом в физике смысле, а метаболизм практически отсутствует. Этот элемент временной картины структур является, по видимому общим для всех образований, более сдвинутых в область порядка, т.е. вдали от хаоса. Но уже попытка единого описания синхронизации, временной основы согласованного поведения, требует прогресса в понимании и параметризации метаболического времени [16].

Литература: 1. Богданов А.А. Тектология. Кн.1,2., М., 1925-1929; 2. Малиновский А.А. Теория структур и ее место в системном подходе// Системные исследования. М.,1970; 3.Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. М., 1973, гл.4; 4. Месарович М. и др. Общей теория систем.: математические основы М., 1978; 5.Колесников А.А. Основы теории системного подхода. 1987.6. Николис. Дж. Динамика Иерархических систем. М., 1989; 7. Успенский В.А., Семенов А.Л. Теория алгоритмов: основные открытия и приложения. М., 1987; 8. Манин Ю.И. Вычислимое и невычислимое. М.,1980; 9. Kaufman S.A. At Home in the Universe. 1996; 10. Herken R. (ed.) The Universal Turing Machine: A Half-Century Survey. 1995; 11. Badii R., Politi A. Complexity. 1997; 12. Li M., Vitanyi P. Introduction to Kolmogorov Complexity and its Applications. 1997; 13.Bennett C. Universal Computation and Physical Dynamics// Physica D86, (1-2), pp. 268-273; 14. Wolfram S. Complexity and Cellular Automata. 1994. 15. Flake G.W. The Computational Beauty of Nature. 1999; 16. См статью. Самоорганизация.

Ф.И.Маврикиди