Кіріспе
Күрделі жүйелердегі болжамсыз құбылыс
Философияда, жүйелер теориясында, ғылымда және өнерде, жаңадан пайда болу – бұл күрделі жүйенің бөліктері өздерінен жеке алғанда мүлдем жоқ қасиеттеріне немесе мінез-құлқына ие болуымен және олар кеңірек тұтастай өзара әрекеттескенде ғана пайда болатын жағдай. Жаңадан пайда болу интеграциялық деңгейлер мен күрделі жүйелер теорияларында орталық рөл атқарады. Мысалы, биологияда зерттелген өмір құбылысы – химия мен кванттық физиканың жаңадан пайда болған қасиеті. Философияда жаңадан пайда болатын қасиеттерге баса назар аударатын теориялар жаңадан пайда болушылдық деп аталады. Бұл ұғым туралы жазған көптеген ғалымдар мен философтардың қатарында Джон Стюарт Милл (Себептердің қосындысы, 1843) және Джулиан Хаксли (1887–1975) бар. Философ Г. Х. Льюз 1875 жылы «жаңадан пайда болған» терминін енгізіп, оны тек «нәтижелі» дегеннен ажыратты:
Кез келген нәтижелі жағдай – өзара әрекеттесетін күштердің қосындысы немесе айырмашылығы; олардың бағыттары бірдей болса – қосындысы, ал бағыттары қарама-қарсы болса – айырмашылығы. Бұдан әрі, әрбір нәтижелі жағдай өз құрамындағы бөліктері арқылы анық көрінеді, себебі олар біртекті және салыстыруға болады. Бірақ жағдай басқаша болады, егер өлшенетін қозғалысты өлшенетін қозғалысқа немесе бір түрдегі заттарды басқа түрдегі заттарға қосудың орнына, әртүрлі түрдегі заттардың өзара әрекеттесуі болса. Жаңадан пайда болған нәрсе өз құрамындағы бөліктерінен өзгеше, себебі олар салыстыруға келмейді және оларды олардың қосындысына немесе айырмашылығына дейін тоғытуға болмайды.
Қуатты және әлсіз пайда болу
"Шығару" ұғымының қолданылуы, әдетте, "әлсіз шығару" және "күшті шығару" деп аталатын екі перспективаға бөлінеді. Осы бөлісті талқылайтын бір мақала – философ Марк Бедудың "Зәңгерленіп пайда болу" атты еңбегі. Физикалық жүйелерге қатысты, әлсіз шығару – шығарудың бір түрі, онда пайда болатын қасиет компьютерлік симуляцияға немесе осыған ұқсас кейіннен жүргізілетін талдау формаларына бейім (мысалы, жол тұралап қалуы, ұшып бара жатқан шыршалардың тобының құрылымы немесе балықтардың үйірісі, немесе галактикалардың қалыптасуы). Мұндай симуляцияларда өзара әрекеттесетін элементтердің тәуелсіздігін сақтау маңызды. Әйтпесе, жаңа, шығарылған қасиеттері бар жаңа бірлік пайда болады: бұл күшті шығару деп аталады, және оны симуляциялау, талдау немесе қарапайымдастыру мүмкін емес деп дәлелденеді. Дэвид Чалмерс философия мен ғылымда шатасудың себебін күшті және әлсіз шығаруды ажырата алмаумен байланысты дейді, олар "мүлдем әртүрлі ұғымдар". Екі ұғымның ортақ тұсы – шығару жүйе өскен сайын пайда болатын жаңа қасиеттерге қатысты, яғни оның құрамдас бөліктерімен немесе бұрынғы күйлерімен ортақ емес қасиеттер. Сондай-ақ, қасиеттердің метафизикалық тұрғыдан алғашқы емес, керісінше, супервенциялық екені де ескеріледі. Әлсіз шығару – жүйелердегі фундаменталды деңгейдегі өзара әрекеттесу нәтижесінде туындайтын жаңа қасиеттерді сипаттайды. Алайда, Беду қасиеттерді жүйені бақылау немесе симуляциялау арқылы ғана анықтауға болатынын, ал редукционистік талдаудың ешқандай процесі арқылы емес екенін көрсетеді. Осының салдарынан шығарылған қасиеттер масштабқа тәуелді: олар жүйе құбылысты көрсетуге жеткілікті үлкен болғанда ғана байқалады. Хаостық, болжауға келмейтін мінез-құлық шығарылған құбылыс ретінде қарастырылуы мүмкін, ал микроскопиялық масштабта құрамдас бөліктердің мінез-құлқы толыққанды детерминистік болуы мүмкін. Беду әлсіз шығарудың жалпы метафизикалық шешім емес екенін атап өтеді, себебі сананың әлсіз шығарылуы туралы гипотеза сананың физикалық болуы туралы дәстүрлі философиялық сұрақтарды шешпейді. Алайда, Беду бұл көзқарасты қабылдау шығарудың санаға қатысы бар екенін нақты түсінуді қамтамасыз етеді, екіншіден, әлсіз шығару ұғымы метафизикалық тұрғыдан қауіпсіз. Күшті шығару – жоғары деңгейдегі жүйенің оның құрамдас бөліктеріне тікелей себептік әсерін сипаттайды; осылайша туындаған қасиеттер жүйенің құрамдас бөліктеріне дейін қарапайымдастырылмайды. Бүтін, оның бөліктерінің қосындысынан өзгеше. Сондықтан жүйенің симуляциясы болуы мүмкін емес, себебі мұндай симуляция жүйені оның құрамдас бөліктеріне дейін қарапайымдастыруды білдіретін болар еді. Физикада күшті шығарудың жақсы белгілі мысалдары жоқ, егер ол бөліктің тұтастығын түсіндірудің практикалық мүмкін еместігі ретінде түсіндірілмесе. Практикалық мүмкін еместік принципиалды айырмашылықтан гөрі пайдалы болуы мүмкін, себебі оны анықтау және өлшеу оңай, және оның құпия күштерді қолданумен ешқандай қатысы жоқ, тек біздің мүмкіндіктеріміздің шектерін көрсетеді.
Қуатты дамудың өмір сүру мүмкіндігі
Кейбір ойшылдар физиканың қалыпты түсінігіне қайшы келетін күшті пайда болудың мүмкіндігіне күмән келтіреді. Марк А. Беду былай деп атап өтеді:
Күшті пайда болу себептік шамадан тыс анықталуға алып келуі мүмкін, сондықтан сынға ұшырауы мүмкін. Классикалық мысал физикалық күйлерге (P және P*) тиісінше тәуелді болатын, пайда болатын психикалық күйлерге (M және M*) қатысты. M және M* – пайда болатын қасиеттер болсын. M*, негізгі қасиет P* арқылы тәуелді болсын. M, M*-қа себеп болғанда не болады? Жагвон Ким былай дейді:
Жоғарыдағы схемалық мысалда біз M, P-ге себеп болып, арқылы M*-қа себеп болады деген қорытындыға келдік. Демек, M, P-ге себеп. Енді, M, пайда болғандықтан, өзінің пайда болу негізі қасиетіне ие болуы керек, мысалы, P. Енді маңызды сұрақ туындайды: егер пайда болған M, негізгі жағдай P-ден пайда болса, неге P, M-ді M-нің кез келген салдарының себебі ретінде алмастыра алмайды? Неге P, M-нің кез келген салдарының себебін түсіндіре алмайды? Егер себептілік заңға негізделген жеткіліктілік ретінде түсінілсе, P, M-нің пайда болу негізі ретінде, оған жеткілікті, ал M, P-нің себебі ретінде, P үшін жеткілікті. Осыдан P, P үшін жеткілікті және сондықтан оның себебі болып табылады. Егер M себеп ретінде сақталса, біз төменнен себептіліктің әрбір жағдайы шамадан тыс анықталумен байланысты деген өте күмәнді салдарға тап боламыз (P, P-нің себебі болып қала береді). Бұдан бөлек, бұл өрлеушіліктің мәніне де қайшы келеді: өрлеушілер ерекше және жаңа себептік үлес қосуы керек. Егер M, M*-ның себебі болса, онда M* шамадан тыс анықталған, өйткені M*, P арқылы да анықталуы мүмкін. Бірақ күшті өрлеуші үшін бір жол – төменнен себептіліктен бас тарту. Алайда, бұл пайда болатын психикалық күйлер физикалық күйлерге тәуелді болуы керек деген ұсынылған себепті жояды, бұл өз кезегінде физикализмді күмәндандырады, сонымен қатар кейбір философтар мен физиктер үшін қанағаттандырмайды.
Объективті немесе субъективті сапа
Кратчфилд кез келген жүйенің күрделілігі мен ұйымдастырылу қасиеттерін бақылаушы анықтайтын субъективті сипаттар ретінде қарастырады. Құрылымды анықтау және табиғаттағы күрделіліктің пайда болуын анықтау – бұл табиғаты бойынша субъективті, бірақ маңызды ғылыми қызметтер. Қиындықтарға қарамастан, бұл мәселелерді модельдеуші бақылаушылардың сызықтық емес процестерге енгізілген есептеу мүмкіндіктерін өлшемдерден қалай шығаруға болатыны тұрғысынан талдауға болады. Бақылаушының қоршаған ортада не реттелген, не кездейсоқ және не күрделі деген түсінігі оның есептеу ресурстарына тікелей байланысты: шикі өлшем деректерінің көлемі, жады және бағалау мен қорытынды шығару үшін қол жетімді уақыт. Алайда, қоршаған ортаның құрылымын анықтау осы ресурстардың қалай ұйымдастырылғанына әлдеқайда маңыздырақ және күрделірек тәуелді. Мысалы, бақылаушының таңдаған (немесе жасырын) есептеу модельдері класының сипаттамалық қуаты деректердегі реттелілікті табуда шешуші фактор болуы мүмкін. Реттелген жүйенің төмен энтропиясы субъективті пайда болудың мысалы ретінде қарастырылуы мүмкін: бақылаушы жүйедегі микроқұрылымды (яғни молекулалардың немесе элементар бөлшектердің қозғалысын) елемеу арқылы реттелген жүйені көреді және жүйенің энтропиясы төмен деген қорытындыға келеді. Екінші жағынан, хаотикалық, болжауға келмейтін мінез-құлықты да субъективті пайда болу ретінде қарастыруға болады, ал микроскопиялық деңгейде құрамдас бөліктердің қозғалысы толыққанды детерминистік болуы мүмкін.
Ғылым саласында
Физикада пайда болу – макроскопиялық масштабта (кеңістікте немесе уақытта) туындайтын қасиетті, заңды немесе құбылысты сипаттау үшін қолданылады, бірақ микроскопиялық масштабта туындамайды, тіпті макроскопиялық жүйе микроскопиялық жүйелердің өте үлкен жиынтығы ретінде қарастырылса да. Физикалық жүйенің пайда болатын мінез-құлқы – тек микроскопиялық құрамдас бөліктердің саны шексіздікке ұмтылғанда ғана туындайтын сапалық қасиет. Роберт Лафлиннің айтуынша, көп бөлшектік жүйелер үшін микроскопиялық теңдеулерден ештеңені дәл есептеу мүмкін емес, ал макроскопиялық жүйелер бұзылған симметриямен сипатталады: микроскопиялық теңдеулердегі симметрия фазалық өтулердің нәтижесінде макроскопиялық жүйеде жоқ болады. Сондықтан, бұл макроскопиялық жүйелер өз терминологиясымен сипатталады және көптеген микроскопиялық ерекшеліктерге тәуелді емес қасиеттерге ие. Романшы Артур Костлер Янус метафорасын (ашық/жабық, бейбітшілік/соғыс сияқты толықтыратын ұғымдардың бірлігінің символы) екі перспективаны (күшті/әлсіз немесе толықтыратын/редукционистік) қалай қарастыру керектігін көрсету үшін пайдаланды. Теориялық физик П.В. Андерсон былай дейді:
Meanwhile, others have worked towards developing analytical evidence of strong emergence. Renormalization methods in theoretical physics enable physicists to study critical phenomena that are not tractable as the combination of their parts. In 2009, Gu et al. presented a class of infinite physical systems that exhibits non computable macroscopic properties. More precisely, if one could compute certain macroscopic properties of these systems from the microscopic description of these systems, then one would be able to solve computational problems known to be undecidable in computer science. These results concern infinite systems, finite systems being considered computable. However, macroscopic concepts which only apply in the limit of infinite systems, such as phase transitions and the renormalization group, are important for understanding and modeling real, finite physical systems. Gu et al. concluded that
blockquote|Although macroscopic concepts are essential for understanding our world, much of fundamental physics has been devoted to the search for a 'theory of everything', a set of equations that perfectly describe the behavior of all fundamental particles. The view that this is the goal of science rests in part on the rationale that such a theory would allow us to derive the behavior of all macroscopic concepts, at least in principle. The evidence we have presented suggests that this view may be overly optimistic. A 'theory of everything' is one of many components necessary for complete understanding of the universe, but is not necessarily the only one. The development of macroscopic laws from first principles may involve more than just systematic logic, and could require conjectures suggested by experiments, simulations or insight. An early argument (1904–05) for the emergence of social formations can be found in Max Weber's most famous work, The Protestant Ethic and the Spirit of Capitalism. Recently, the emergence of a new social system is linked with the emergence of order from nonlinear relationships among multiple interacting units, where multiple interacting units are individual thoughts, consciousness, and actions. In linguistics, the concept of emergence has been applied in the domain of stylometry to explain the interrelation between the syntactical structures of the text and the author style (Slautina, Marusenko, 2014). It has also been argued that the structure and regularity of language grammar, or at least language change, is an emergent phenomenon. While each speaker merely tries to reach their own communicative goals, they use language in a particular way. If enough speakers behave in that way, language is changed. In a wider sense, the norms of a language, i. e. the linguistic conventions of its speech society, can be seen as a system emerging from long time participation in communicative problem solving in various social circumstances. Economic trends and patterns which emerge are studied intensively by economists. Within the field of group facilitation and organization development, there have been a number of new group processes that are designed to maximize emergence and self organization, by offering a minimal set of effective initial conditions. Examples of these processes include SEED SCALE, appreciative inquiry, Future Search, the world cafe or knowledge cafe, Open Space Technology, and others (Holman, 2010). In international development, concepts of emergence have been used within a theory of social change termed SEED SCALE to show how standard principles interact to bring forward socio economic development fitted to cultural values, community economics, and natural environment (local solutions emerging from the larger socio econo biosphere). These principles can be implemented utilizing a sequence of standardized tasks that self assemble in individually specific ways utilizing recursive evaluative criteria.
Осы арада басқалар күшті пайда болудың аналитикалық дәлелін әзірлеуге тырысты. Теориялық физикадағы қайта нормалау әдістері физиктерге өздерінің құрамдас бөліктерінің комбинациясы ретінде қарастырылмайтын маңызды құбылыстарды зерттеуге мүмкіндік береді. 2009 жылы Gu және басқалар есептеуге келмейтін макроскопиялық қасиеттерді көрсететін шексіз физикалық жүйелер класын ұсынды. Егер осы жүйелердің белгілі бір макроскопиялық қасиеттерін осы жүйелердің микроскопиялық сипаттамасынан есептеп шыға алса, онда компьютерлік ғылымда шешілмейтін есептеу мәселелерін шеше алатын болар еді. Бұл нәтижелер шексіз жүйелерге қатысты, ал шекті жүйелер есептеуге болады деп саналады. Алайда, фазалық өтулер және қайта нормалау тобы сияқты тек шексіз жүйелердің шегінде ғана қолданылатын макроскопиялық ұғымдар нақты, шекті физикалық жүйелерді түсіну және модельдеу үшін маңызды. Gu және басқалар макроскопиялық ұғымдар әлемімізді түсіну үшін маңызды болғанымен, фундаменталдық физиканың көп бөлігі "барлық нәрсенің теориясы" іздеуге арналды, ол барлық фундаменталдық бөлшектердің мінез-құлқын толық сипаттайтын теңдеулер жиынтығы. Ғылымның мақсаты осы деген пікір, мұндай теория бізге барлық макроскопиялық ұғымдардың мінез-құлқын, кем дегенде, принцип бойынша алуға мүмкіндік береді деген негіздемеге негізделген. Біз ұсынған дәлелдер бұл көзқарас тым оптимистік болуы мүмкін екенін көрсетеді. "Барлық нәрсенің теориясы" – ғаламды толық түсіну үшін қажетті көптеген компоненттердің бірі, бірақ міндетті түрде жалғыз емес. Макроскопиялық заңдардың алғашқы принциптерден дамуы тек жүйелі логикадан көп нәрсені қамтиды және тәжірибелер, модельдеу немесе түсініктер арқылы ұсынылған болжамдарды қажет етуі мүмкін. Әлеуметтік құрылымдардың пайда болуы туралы алғашқы аргументті (1904–1905) Макс Вебердің ең танымал еңбегі "Протестанттық этика және капитализм рухы" деп аталады. Соңғы уақытта жаңа әлеуметтік жүйенің пайда болуы бірнеше өзара әрекеттесетін бірліктер арасындағы сызықтық емес қатынастардан тәртіптің пайда болуымен байланысты, онда бірнеше өзара әрекеттесетін бірліктер жеке ойлар, сана және іс-әрекеттер болып табылады. Лингвистикада стилометрия саласында мәтіннің синтаксистік құрылымдары мен автор стилі арасындағы өзара байланысты түсіндіру үшін пайда болу ұғымы қолданылды (Слаутина, Марусенко, 2014). Сондай-ақ, тіл грамматикасының құрылымы мен тұрақтылығы немесе кем дегенде тілдің өзгеруі – жаңадан пайда болған құбылыс деп айтылған. Әр сөйлеуші өз мақсатына жетуге тырыса отырып, тілді белгілі бір тәсілмен қолданады. Егер жеткілікті көп адам осылай әрекет етсе, тіл өзгереді. Кең мағынада тіл нормаларын, яғни оның сөйлеу қоғамының тілдік конвенцияларын әр түрлі әлеуметтік жағдайларда проблеманы шешуде ұзақ уақыт қатысудан пайда болған жүйе ретінде қарастыруға болады. Экономикалық үрдістер мен қалыптасқан үрдістерді экономистер жан-жақты зерттейді. Топтық жеңілдету және ұйымды дамыту саласында тиімді бастапқы шарттардың минималды жиынтығын ұсыну арқылы пайда болуды және өзін-өзі ұйымдастыруды барынша арттыруға арналған бірқатар жаңа топтық процестер пайда болды. Бұл үрдістердің мысалдары: SEED SCALE, бағалау сұранысы, Болашақ іздеу, әлемдік кафе немесе білім кафесі, Ашық кеңістік технологиясы және басқалар (Holman, 2010). Халықаралық дамуда пайда болу ұғымдары SEED SCALE деп аталатын әлеуметтік өзгерістер теориясының аясында мәдени құндылықтарға, қоғамдық экономикаға және табиғи ортаға сәйкес әлеуметтік-экономикалық дамуды қамтамасыз ету үшін стандартты принциптердің қалай өзара әрекеттесетінін көрсету үшін қолданылды (жергілікті шешімдер үлкен әлеуметтік-экономикалық биосферадан пайда болады). Бұл принциптер жекешеліктерге қарай рекурсивті бағалау критерийлерін пайдалана отырып, өзін-өзі құрастыратын стандартталған тапсырмалар тізбегін пайдалану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.
Meanwhile, others have worked towards developing analytical evidence of strong emergence. Renormalization methods in theoretical physics enable physicists to study critical phenomena that are not tractable as the combination of their parts. In 2009, Gu et al. presented a class of infinite physical systems that exhibits non computable macroscopic properties. More precisely, if one could compute certain macroscopic properties of these systems from the microscopic description of these systems, then one would be able to solve computational problems known to be undecidable in computer science. These results concern infinite systems, finite systems being considered computable. However, macroscopic concepts which only apply in the limit of infinite systems, such as phase transitions and the renormalization group, are important for understanding and modeling real, finite physical systems. Gu et al. concluded that
blockquote|Although macroscopic concepts are essential for understanding our world, much of fundamental physics has been devoted to the search for a 'theory of everything', a set of equations that perfectly describe the behavior of all fundamental particles. The view that this is the goal of science rests in part on the rationale that such a theory would allow us to derive the behavior of all macroscopic concepts, at least in principle. The evidence we have presented suggests that this view may be overly optimistic. A 'theory of everything' is one of many components necessary for complete understanding of the universe, but is not necessarily the only one. The development of macroscopic laws from first principles may involve more than just systematic logic, and could require conjectures suggested by experiments, simulations or insight. An early argument (1904–05) for the emergence of social formations can be found in Max Weber's most famous work, The Protestant Ethic and the Spirit of Capitalism. Recently, the emergence of a new social system is linked with the emergence of order from nonlinear relationships among multiple interacting units, where multiple interacting units are individual thoughts, consciousness, and actions. In linguistics, the concept of emergence has been applied in the domain of stylometry to explain the interrelation between the syntactical structures of the text and the author style (Slautina, Marusenko, 2014). It has also been argued that the structure and regularity of language grammar, or at least language change, is an emergent phenomenon. While each speaker merely tries to reach their own communicative goals, they use language in a particular way. If enough speakers behave in that way, language is changed. In a wider sense, the norms of a language, i. e. the linguistic conventions of its speech society, can be seen as a system emerging from long time participation in communicative problem solving in various social circumstances. Economic trends and patterns which emerge are studied intensively by economists. Within the field of group facilitation and organization development, there have been a number of new group processes that are designed to maximize emergence and self organization, by offering a minimal set of effective initial conditions. Examples of these processes include SEED SCALE, appreciative inquiry, Future Search, the world cafe or knowledge cafe, Open Space Technology, and others (Holman, 2010). In international development, concepts of emergence have been used within a theory of social change termed SEED SCALE to show how standard principles interact to bring forward socio economic development fitted to cultural values, community economics, and natural environment (local solutions emerging from the larger socio econo biosphere). These principles can be implemented utilizing a sequence of standardized tasks that self assemble in individually specific ways utilizing recursive evaluative criteria.
Технологияда
Кездейсоқ орналасқан екі (RC) электр желілерінің жалпы өткізгіштік жауабы, Универсалды диэлектрлік жауап (UDR) деп аталады, және оны мұндай физикалық жүйелердің пайда болатын қасиеттері ретінде қарастыруға болады. Мұндай құрылымдар күрделі жүйелердің пайда болатын жауаптары үшін математикалық формулаларды туындытуға арналған қарапайым физикалық үлгілер ретінде қолданылуы мүмкін. Интернет трафигі де кейбір көрінетін пайда болатын қасиеттерді көрсете алады. Қосылуды басқару механизмінде TCP ағындары тұйықтарда жаһандық түрде синхронды болуы мүмкін, бір уақытта өнімділікті арттырып, содан кейін координациялы түрде төмендетуі мүмкін. Көптеген жағдайларда қолайсыздық ретінде қарастырылатын тұйықтар, жоғары трафик ағыны кезінде желідегі тұйықтардың таралуының нәтижесінде пайда болатын қасиеттер болуы мүмкін, бұл фазалық өту ретінде қарастырылуы мүмкін. Кейбір жасанды интеллект (AI) компьютерлік қосымшалары пайда болатын мінез-құлықты модельдейді. Мысалы, құстардың үйірмелі мінез-құлқын имитациялайтын Boids.
Дін мен өнерде
Діндерде пайда болу құбылысы діни натурализм мен синтетизмнің көріністерін негіздейді, онда киелілік сезімі толықтай натуралистік процестердің жұмысында қабылданады, олар арқылы қарапайым формалардан күрделі формалар пайда болады немесе эволюциялайды. Мысалдар Урсула Гудоноф пен Терренс Диконның "Жаратылыстың қасиетті пайда болуы" (2006), Стюарт Кауффманның "Редукционизмнен тыс: Қасиеттілікті қайта құру" (2006), Александр Бард пен Ян Содерквисттің "Синтеизм: Интернет дәуірінде Құдайды жасау" (2014) және Брендан Грэм Демпсидің "Эмергентизм: Метамодерн әлем үшін күрделілік діні" (2022) еңбектерінде егжей-тегжейлі сипатталған. Майкл Дж. Пирс заманауи нейробиологиялық ғылыммен байланыста өнер туындыларының тәжірибесін сипаттау үшін пайда болуды қолданды. Ал суретші Леонель Мура өз "артботтарына" пайда болу қағидаттарына негізделген нақты, бірақ әлі де қарапайым шығармашылықты жатқызады.