Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация мироздания. Тектология ХХI. Монография
.pdf
Нарушить эту гармонию можно вмешательством извне. Например, ядро
расщепляется при попадании в него нейтрона. Атом может потерять часть электронов при столкновении с другими атомами или фотонами.
2. Объединение частиц в агрегаты в ряду: кварки, нуклоны, ядра, атомы
понижают концентрацию внутренней энергии. Для существования агрегата
требуется меньше внутренней энергии, чем для всех компонентов в отдельности. Когда образуется агрегат, то «лишняя» энергия освобождается. В этом
проявляется эмерджентность системы.
4. Частицы вещества могут перемещаться в пределах своей энергети-
ческой ниши, в пределах допустимой длины связей. При этом изменяется
соотношение связанной и кинетической энергии.
Размеры молекул и их всевозможных агрегатов превысили длину субатомных, локальных связей, поэтому актуальность приобрели нелокальные (длинные) электромагнитные взаимодействия. Дальнодействием обладает гравитация
и, в отличие от электромагнитных полей, от неё невозможно изолироваться.
Итак, вектор развития Вселенной определяется частичным «перетека-
нием» связанной энергии первородного субстрата в кинетическую энергию
движения агрегатов вещества. Все виды нелокального движения мы относим
к кинетической энергии.
Субстрат, исчерпав запасы локального движения, приступил к «производству» вещества с использованием нелокального движения (кинетической энергии). На рис. 7.1 схематически обобщены все перечисленные закономерности, а
для упрощения приведены не все типы организаций (только нуклоны, атомы,
молекулы, организмы).
Существование каждой организации оптимизировано соотношением связанной и свободной энергии («экологическая ниша»). Для того чтобы нуклоны
«слились» в ядра атомов, требуется преодолеть энергетический барьер электрических сил отталкивания (на рис. 7.1 показано стрелкой). Такая высокая кинетическая энергия движения достигается в недрах звезд при температуре в сотни
миллионов градусов.
При интеграции нуклонов связанная энергия уменьшается, а свободная
энергия выделяется. Образовавшиеся ядра занимают другую экологическую
нишу.
Известно около 100 химических элементов — аттракторов в энергетической нише атомных ядер. Трансурановые элементы, содержащие более
100 нуклонов, неустойчивы и быстро распадаются. Иногда ядра самопроизвольно распадаются на части (радиоактивность).
141
Свободная энергия
Связанная энергия
Нуклоны
Атомы
Молекулы
Время
Рис. 7.1. Энергетическая эволюция организаций.
Следующий энергетический шаг ведёт к слиянию атомов в молекулы.
Плотность населения молекулярной ниши очень высокая. Известно около
15·106 видов молекул. При объединении атомов в молекулы происходит очередное понижение связанной энергии. Диапазон существования молекул простирается от 1000 К до нуля. Внутри своей экологической ниши молекулы разделены низкими энергетическими барьерами, поэтому легко совершаются многообразные химические реакции, происходят рекомбинации атомов в
миллионах сочетаний.
Объединение элементов в мультиагрегаты сопровождается ещё большим снижением внутренней энергии. В ходе агрегации вещества экономится
связанная энергия, т.к. устраняются лишние связи с внешней средой. Освобождённая энергия переходит в кинетическую и рассеивается (диссипация).
Например, в цепочке фазовых переходов воды: пар — жидкость — лёд выделяется тепло. Чаще всего фазовые переходы обратимы, но для их обращения
требуется затратить энергию.
Если приток энергии превысит прочность внутренних связей микроагрегата, то он разрушится. Например, белковая молекула образует клубок сложной
конфигурации. Повышение температуры до 60оС нарушает конфигурацию, в
результате молекула становится «неживой», теряются каталитические функции.
Повышение температуры свыше 1000оС разрушает практически все молекулы.
Таким образом, микроагрегаты не нуждаются в потреблении энергии из
внешней среды, более того развиваются в направлении понижения концен-
трации связанной энергии. Можно предположить, что этот процесс отслеживает снижение концентрации энергии в мировом расширяющемся субстрате.
142
Для перетока энергии из субстрата в вещество концентрация энергии в веществе должно быть ниже, чем в субстрате. Неживые микроагрегаты являются
«автотрофами» (не потребляют энергию извне).
Развитие макроагрегатов и рост их разнообразия осуществляется в результате интенсивной комбинаторики. Для осуществления комбинаций требуется
интенсивное движение (кинетика). При строительстве организаций используется кинетическая энергии (лабильность, регенерация, экономия связанной энергии, интенсивный обмен ВЭИ).
Среди неживых мультиагрегатов появились особо лабильные организации, которые без притока кинетической энергии извне существовать не могут.
Чем выше лабильность, тем больше требуется энергии на постоянную реорганизацию стохастических связей. Это всевозможные атмосферные, океанские
вихри, очаги устойчивого горения. К ним можно отнести и Солнце, которое для
«горения» потребляет энергию, выделившуюся из ядерных реакций (водород,
гелий). В терминах биологии назовём их «консументами», т.к. они заимствуют
энергию у «продуцентов».
Живые системы появились ещё позже и удерживаются в своих «мелких»
энергетических ямах не столько энергетическими барьерами, сколько умелым
маневрированием, механизмами управления. С момента зарождения жизни связанная энергия живого вещества перестала изменяться, но потребление кинетической энергии выросло почти в 300 раз.
«Живые» полностью перешли на потребление внешней энергии, без
которой их существование невозможно, поэтому биологи правы в своих
наблюдениях. Выживают те организации, которые не только эффективно по-
требляют, но и экономят энергию. Механизм самосохранения в живом веществе основан на активной работе против сил разрушения, а это требует высоких
затрат кинетической энергии. Энергия расходуется на поддержание устойчивого неравновесия. Даже растения (автотрофы) совершают работу, активно ищут
ресурсы. Развивают поверхность листвы, разворачиваются к Солнцу.
143
Потенциальная
энергия
субстрата
Внутренняя
энергия
субатомов
Кинетическая энергия
субатомов и
атомов
Молекулярные
агрегаты
неживого
вещества
Связанная энергия
Теплота
Агрегаты
живого
вещества
Свет
Автотрофы
Гетеротрофы
Редуценты
Рис. 7.2. «Трофические» цепи Вселенной
По аналогии с трофическими цепями биосферы можно изобразить вселенскую схему движения энергетических ресурсов (рис. 7.2). Движение по схеме
слева направо соответствует этапам эволюционного развития.
Основным источником энергии являются вибрации субстрата. Субатомы
питаются энергией субстрата, являются автотрофами, их внутренняя энергия
должна быть ниже, чем у субстрата.
«Гравитационные агрегаты неживого вещества» образовали всевозможные
космические тела с пониженной концентрацией связанной энергии. Освобождённая энергия излучается в виде света и тепла. Световая энергия растениями
преобразуется в энергию химических связей. Животные потребляют энергетические «консервы» и после смерти возвращают энергию обратно в неживые агрегаты.
организованностей. Каждая структура совершает рождение, развитие, гибель.
завершиться и смениться стадией «сжатия». Стагнация ожидает Галактику,
Солнце, Землю, биосферу. Рождаются и умирают континенты и океаны. Жизненный цикл проходят все виды существ, этносы, государства, нации, культура,
фирмы, товары, верования, обычаи и т.п.
7.3. Закон жизненного цикла (онтогенез)
Концепция гомеокинеза проявляется в виде жизненного цикла (ЖЦ) всех
Протекающая в настоящий момент стадия экспансии Вселенной должна
144
Динамика эволюционных
переходов
2
а
б
в
1
Ѕ
Количество вещества
Молекулы
Биосфера
Биоволны
Атомы
Эволюционное время
Рис. 7.3. Динамика известных эволюционных циклов
(масштаб произвольный)
Жизнь сложной организованности складывается из совокупности жизненных циклов её элементов. На рис. 7.3 приведены волнообразные линии ЖЦ
наиболее известных эволюционных рядов.
Атомы, по-видимому, завершили стадию начального роста и находятся в
метастабильном состоянии. В недрах звезд «выгорает» водород и продолжается
синтез тяжелых элементов. Стадия стагнации еще не наступила. Вселенная, по
данным спектроскопии, содержит 2% тяжелых элементов и 98% водорода, следовательно, ещё очень долго будет протекать эволюция химических элементов
[14]. Абсолютное количество тяжелых элементов во Вселенной будет расти, но
состав их перестал изменяться.
.
Время
Рис. 7.4. Стадии жизненного цикла (ЖЦ): S — логика развития
145
Атомарный уровень Мира можно отнести к древнему «фундаменту», который ещё не прекратил развитие. Синтез новых атомов сопровождается радиоактивным распадом менее устойчивых, что неизбежно приводит к плавному изменению элементарного состава Вселенной. Когда температура Вселенной понизилась, из атомов начали возникать разнообразные молекулы. На
поверхности Земли появились белки и РНК [74]. Неизвестно, будет ли продолжаться эволюция молекул, но их стагнация ещё не наступила.
Вне зависимости от эволюционного возраста и сложности организаций динамика их жизненного цикла напоминает волну (кривая Ѕ). Этот факт иллюстрируется рис. 7.4.
Эволюционный переход с уровня 1 на уровень 2 не может происходить
скачком (рис. 7.4, а), т.к. любой процесс — это цепь инерционных событий и
требует определённого времени. Переход можно совершиться или по линейной
зависимости (рис. 7.4, б), или по S-кривой. Линейная зависимость маловероятна, т.к. является частным случаем многих сотен других вариантов. Самый вероятный переход по S-образным кривым, т.к. таких переходов может быть великое множество. Колебательный переход (рис. 7.4, в) можно представить как последовательности S-переходов. Рассмотрим примеры.
Начальный период эволюции нашей Вселенной (микромир) закончился
быстро, возникли атомы водорода и гелия (крутой подъем) и уже многие миллиарды лет эти атомы являются основными во Вселенной. В период стагнации
Вселенная ещё не вступила [74].
Небесные светила — звезды образовались также по S-образной зависимости. Однородная первичная водородно-гелиевая плазма в результате случайных
флюктуаций начала расслаиваться. Уплотнения стали лавинообразно «стягиваться» гравитационными силами, пока не возникли плотные газовые раскаленные шары (звезды). Сжатие было остановлено силами внутреннего давления. Равновесие гравитации и давления сохраняет звезду от разрушения несколько миллиардов лет (стабильная фаза) [74]. Стагнация Солнца возможна
через 5 млрд лет (но доживёт ли человечество?).
Около 4 млрд лет назад на всей поверхности Земли возникла биосфера, которая с переменным успехом продолжает развиваться до наших дней. Вначале
эволюция живого шла медленно. Биосфера, состоящая только из одноклеточных прокариотов, существовала около 1,5 млрд лет. Жизнь как бы протаптывала себе дорогу, изменяя окружающую среду, накапливала в атмосфере кислород, создавая благоприятные условия для других организмов. В атмосфере образовался озоновый экран, защищающий жизнь от убийственного солнечного
146
излучения. С уходом со сцены прокариотов и появлением многоклеточных организмов темп образования новых более совершенных организмов ускорялся в
последовательности [170]: архитархи (700 млн) — рыбы (500 млн) — сухопутные позвоночные (350 млн) — рептилии (320 млн) — млекопитающие
(220 млн) — птицы (140 млн) — приматы (10–20 млн) — человек (6–1 млн).
Цифры в скобках указывают интервал времени от начала события до наших
дней. Как видно, для образования нового живого вида требовались уже не миллиарды, а всего сотни и десятки миллионов лет. Этот процесс на рис. 7.4 условно показан волнообразными кривыми. Еще быстрее смена видов происходила в
семействе гоминид (обезьяны, люди).
С этих позиций рассмотрим гипотезу происхождения человека от приматов. В течение 40 млн лет медленные трансформации мозга приводили к появлению все более интеллектуальных видов обезьян. Уровень интеллекта самый
высокий у шимпанзе, ниже у гориллы, орангутанга и т.п. [71]. И за какие-то
500 тыс. лет возник резкий скачок качества. Одна из ветвей приматов стала человеком. Эволюцию мозга в плейстоцене следует считать одним из наиболее
бурных процессов эволюции. Многие исследователи делали попытки объяснить
прыжок к разуму вспышкой сверхновой звезды [52], собирательными наклонностями прачеловека, инверсией магнитного поля Земли, адаптацией к тепловому стрессу [119], высоким уровнем метаболизма [103]. Но закон ЖЦ позволяет естественным образом (без идеи «вмешательства извне») объяснить невероятно резкий скачок в развитии мозга приматов в плейстоцене в соответствии
с S-логикой развития.
Схожие процессы можно отметить в демографии. Тысячи лет население
росло медленно. Люди, появившись на Земле в небольшом количестве
(60–100 тыс. особей), сейчас размножились до 6 млрд человек. К середине
XXI в. ожидается стабилизация на уровне 10 2 млрд и далее начнётся спад
[96]. Общая численность населения планеты Земля за последние 7–8 тыс. лет
выросла от 105 до 1010 человек [96].Таким образом, мы опять встретились с волной развития.
Аналогичный бум человечество переживает на стыке веков в мире информационных технологий. Сейчас наблюдается крутое нарастание объёма оперативной информации [1]. Следовательно, скоро можно ожидать стабилизацию
этого процесса и выход на пологий участок кривой ЖЦ. Интернет «задохнется»
в собственном информационном мусоре. Аналогичное предсказание можно
сделать и для рыночной экономики. Бурный рост «свободного» рынка должен
завершиться более спокойной, регулируемой государством конкуренцией.
147
«Можно отметить ещё одно следствие предлагаемой концепции: бессмысленность конкретизации момента возникновения жизни на Земле. Она возникала на протяжении около 1 миллиарда лет, в периоде от 4,6 млрд до 3,6 млрд лет
назад, постепенно включая «в свою орбиту» все новые и новые сущности и явления» [58].
Непонимание этого закона побуждает исследователей искать временные
границы между эволюционными событиями. Тщетно пытаются найти границу
эволюционного перехода между приматами и человеком. Где закончилась обезьяна, и начался человек? Можно сколько угодно спорить, был ли австралопитек
«низшим» человеком или «высшей обезьяной». Этот спор не имеет смысла, т.к.
границы не существует, как нет однозначного отличия обезьяны от человека.
Обычно различия видят в наличии разума у человека и отсутствии его у
животных. Но сейчас уже только ортодоксы продолжают утверждать, что разум
у животных отсутствует, что у животных нет психики. У животных есть своя
«животная» психика, а у человека другая, «человеческая» психика [235, 83,
126]. Одна плавно переросла в другую в ходе эволюции, и границы между ними
нет. Инстинкты животных — это те же технологии адаптивного выживания, как
и «разумно» принятые решения у человека. Инстинкты — это предшественники и разновидности разума.
Другая спорная проблема — это зарождение жизни на Земле. Появилась ли
жизнь на Земле, или она была занесена из космоса (гипотеза панспермии)? Покажем с позиции нечеткой логики, что жизнь на Земле есть следствие цепи
космических процессов и жизнь (или ее составляющие) была занесена
из космоса.
Земля образовалась из космической пыли и газа. Из космоса на Землю
вместе с пылью были занесены органические соединения — составляющие живой клетки. Между ассоциациями молекул и клеткой нет резкой границы, следовательно, процесс возникновения клетки начался в космосе еще до образования Земли, а затем продолжился на Земле. Если иметь в виду живую клетку, какая нам известна, то она, конечно, появилась на Земле (Космос для нее
убийственен). Но предшественники клетки, которыми являются и органические
молекулы, и неизвестные протобионты, попали на Землю из Космоса. Кстати,
наш великий соотечественник В.И. Вернадский считал, что жизнь на Земле была всегда [40–42]. Итак, цикличность развития организаций не вызывает сомнений, важно понять причины.
В предшествующих главах мы невольно соприкасались с представлениями
об онтогенезе организаций (ЖЦ). Любая организация зарождается в недрах
148
предшествующего субстрата. Начальный, очень пологий участок переходного
процесса является следствием принципа Ле Шателье. Когда «давление» внешней среды начинает нарастать, противодействие системы препятствует ему. Система с трудом поддаётся изменениям. Этот процесс проявляется как начальный, пологий участок на S-образной кривой.
Когда внешнее воздействие превышает порог самосохранения, система
начинает ускоренно видоизменяться. В стадии юности наблюдается количественный и качественный рост, увеличивается масса, расширяется экологическая ниша, растет разнообразие элементов, усиливаются связи с соседями. Ведется поиск новых вариантов существования. Этот процесс должен завершиться до исчерпания ресурсов внутри системы. Очевидно, крутые участки кривой
ЖЦ не могут существовать очень долго, ибо тогда они занесут систему в бесконечность, что абсурдно, поэтому за крутым взлетом неизбежно наступает
стабилизация. Если цепная реакция поиска (линейная или разветвленная) успеет завершиться, то система снижает активность.
Обычной причиной прекращения роста является истощение ресурсов.
Любые живые организмы, размножаясь в геометрической (или другой) прогрессии, стремятся к экспансии, стремятся захватить максимум территорий и
ресурсов. Простейшая диатомовая водоросль при неограниченном росте за восемь дней способна увеличить свою биомассу до размеров земного шара
[41, 42]. Но развитие вырождается при исчерпании ресурсов питания.
«Крутизна» волн ЖЦ не является величиной постоянной. Некоторые волны развиваются взрывообразно, другие плавно. Всё зависит от «качества» положительных обратных связей. Приведём примеры длительности ЖЦ разных
организаций.
Звезды и планеты существуют миллиарды лет. Протон — более 1032 лет
[74]. Мезоны — доли секунды. Химические соединения могут существовать от
долей секунды до многих десятков лет. Объединение в агрегат может сохранять
их от разрушения. Например, свободный нейтрон распадается за 15 минут, но в
составе атомного ядра он может существовать на порядки дольше. Жизненные
циклы атомов и молекул могут продолжаться миллиарды лет.
В стадии зрелости происходит «рационализация» потребления энергии,
сокращаются избыточные элементы и связи, достигается максимум эффективности. Стадия стагнации, упадка сопровождается чрезмерным сокращением
количества, качества и разнообразия элементов.
Сокращение длительности ЖЦ является следствием неравномерности
развития частей. Части развиваются по индивидуальным циклам. Недостаточ-
149
ная когерентность приводит к дисгармонии, кризисным явлениям, стагнации.
Некоторые подсистемы, используя благоприятные условия, как вампиры, концентрируют ресурсы, в итоге возникает угроза распада всей системы.
Полное исчезновение, вероятно, не происходит никогда. Рыбы существуют до сих пор, разнообразие рептилий уменьшилось, но продолжают существовать змеи, черепахи, крокодилы и др. Информация об исчезнувших видах сохраняется в генах потомков. Актуальные организованности могут исчезать, но
виртуальные (генетические) сохраняются как структурная память (вот оно —
бессмертие).
В связи с изложенной концепцией можно внести некоторые изменения в
представления о «точках» бифуркаций, где система осуществляет выбор нового
пути развития [116, 219]. На самом деле нет точки бифуркации, есть зона пе-
рехода, растянутая во времени. Можно сформулировать эволюционный закон
плавного «перетекания». В особо крупных организациях длительность би-
фуркации может быть столь велика, что это состояние можно рассматривать,
как перманентное.
7.4. Рост разнообразия и ускоренное развитие
Науке известно приблизительное количество основных видов организаций,
существующих в настоящее время [28]. В основании Вселенной находились
всего два типа атомов (ионов): водород и гелий. Позже в недрах звёзд появилось ещё около сотни химических элементов. Первые организмы состояли из
нескольких типов клеток, а в человеке их уже около 230. В ходе эволюции постоянно появляются новые виды организаций. Кварки (6 видов), нуклоны (2),
ядра атомов и химические элементы (около 100), молекулы (15·106), одноклеточные (около 3·104), клетки в организмах (3–200), организмы (1–2·106). Видно,
что разнообразие растёт не монотонно и не беспредельно. Максимум достигнут
молекулами. Если учитывать вымершие организмы, то количество их видов
может превысить количество типов молекул.
Проведенный обзор роста разнообразия нельзя считать корректным, т.к.
мы сравниваем объекты, находящиеся в разных стадиях своего жизненного
цикла. Разнообразие организаций изменяется волнообразно в соответствии
с динамикой жизненного цикла.
В стадии юности разнообразие растёт до некоторого предела. Организация
методом проб и ошибок ищет формы своего существования, В стадии зрелости
происходит сокращение разнообразия, естественный отбор оставляет наиболее
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]