Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация мироздания. Тектология ХХI. Монография
.pdf
А В С
Рис. 8.4. Комплементарное объединение двух объектов
На рис. 8.4 схематически показано объединение в агрегат С двух объектов
А и В. Векторы активности А и В расположены так, что в результате их сложения активность агрегата возрастает.
В разделе 3.4 показано, что чаще всего взаимодействия бывают асимметричными. На рис. 8.4 доминантом является объект А. Объект В есть субдоминант. Доминант оказывает большее влияние на субдоминанта. Доминант может
завладеть частью энергии субдоминанта, но при их объединении общая энергия
понижается, что и требуется для консенсуса (устойчивости).
Например, в атомах между ядром и электронами электромагнитное взаи-
модействие явно несимметричное, здесь ядро является доминатом. Молекулы
также состоят из разнородных атомов. Даже в монокристаллах наблюдается
специализация. Атомы, находящиеся на поверхности, отличаются от атомов
«сердцевины».
Замеченную тенденцию к дифференциации и асимметричности элементов
можно распространить и на протовещество. Сильные внутриядерные взаимодействия происходят между разнообразными протонами и нейтронами, поэтому
могут быть ассиметричными. В нуклонах взаимодействуют три различных
кварка (гетерогенность). Гетерогенность элементов должна приводить к гетерогенности связей, т.е. асимметрии. К сожалению, под таким углом зрения сильные и слабые взаимодействия не рассматривались.
Итак, катализаторами самоорганизации Вселенной является гетерогенность элементов и асимметрия связей.
В результате последовательных объединений возникают доминанты, которые своим влиянием определяют функционирование соседей. Вокруг доминанта складывается подсистема управления. Например, масса Солнца такова, что
влияет на движение планет. Ядро атома управляет вихрем электронов. Вожак
управляет поведением стаи.
Управление — это процесс взаимодействия доминирующей подсистемы со всей организацией для достижения оптимального результата.
161
Очевидно, что объединение происходит не по закону случая, а имеет место
предпочтение. Объединяются только те организации, вектор активности
которых лежит в некотором гиперконусе. Следовательно, осуществляется
поиск комплиментарных партнёров. Этот факт хорошо известен в химии.
Химические соединения сгруппированы в классы.
В физике комплиментарность обозначена знаком электрических зарядов.
Притягиваются электрические заряды противоположного знака. Группировки
частиц осуществляются также по значению спина. Северный магнитный полюс
притягивается только к южному.
Поскольку поливалентные организации имеют много параметров, то их
объединение осуществляется на основе компромисса.
Например, два положительно заряженных протона отталкиваются, но при
сближении начинают действовать более сильные взаимодействия (притяжение).
Потеря в одном компенсируется выигрышем в другом. Целевой функцией для
объединяющихся организаций является понижение концентрации связанной энергии, и укрепление энергетических барьеров. Для живых организаций более значимо уменьшение диссипации энергии, расширение доступа к
ресурсам.
Механизмы самоорганизации можно проиллюстрировать игрой в шахматы
и шашки. Шашки однотипные, равноправные участники взаимодействий. В результате комбинаций одни фигуры «съедают» другие. В конце игры на поле
остаются несколько фигур (съевшие всех остальных), т.е. агрегаты. Наблюдается рост гетерогенности.
Шахматные фигуры более разнообразны по функциям. Количество возможных комбинаций больше, чем в шашках. Но и в этой игре финишируют некоторые доминантные фигуры, «поглотившие» своих конкурентов.
Известны компьютерные модели «Жизнь» и «Парус» [74], где простой алгоритм разворачивает на дисплее процесс эволюции. Идёт конкуренция за ресурсы, фигуры съедают друг друга, пока не остаются выдержавшие жёсткий
отбор.
Таким образом, механизм эволюции достаточно прост. Расширение, деформация Вселенной (сетевого субстрата) постоянно изменяет концентрацию
энергии. Вещество вынуждено постоянно адаптироваться к новой среде пу-
тём понижения концентрации связанной энергии, поэтому эволюция перма-
нентна.
162
8.3. Самоорганизация живого вещества
Живое вещество можно классифицировать как гетерогенные мультиагрегаты белков, требующих обязательного притока ВЭИ для поддержания внутренних процессов. Живое вещество образовалось в период истощения энергетических ресурсов мирового субстрата, после завершения «строительства» субатомных организаций и неживых мультиагрегатов. Живое вещество развилось
на базе неорганических мультиагрегатов и располагается на границе литосферы, гидросферы и атмосферы Земли. Живое вещество построено из тех же химических элементов (предпочтительно из углеводородов), что и неживое. Основой жизни являются белки — самые нестабильные молекулы. Без постоян-
ного притока и оттока ВЭИ живое не существует.
Неживое вещество также потребляет энергию субстрата, но как бы незаметно. Науке предстоит изучить эти процессы. Но живые мультиагрегаты за
год пропускают через себя и преобразуют количество химических элементов,
соизмеримое с массой земной коры. Интенсивность обмена веществ усиливается способностью живого активно искать ресурсы (питание). По этой причине
органы животных и растений имеют очень развитую поверхность, через которую идёт обмен ВЭИ (поступают ресурсы). Растения тянутся к свету, воздуху,
к воде.
Независимость от ресурсов достигается в случае, если источник неисчерпаем и доступ к нему неорганичен. Поэтому поисковую активность, которая в
зачаточном состоянии усматривается в неживом, животные сделали главной
функцией.
Такой способ существования зародился в недрах неживых мультиагрегатов, существование которых основано на потреблении энергии. Например, горение должно поддерживаться притоком кислорода и горючего вещества при
отводе продуктов реакции. Смерчи, тайфуны, циклоны черпают энергию из атмосферы. Все технические устройства потребляют энергию. Солнце производит энергию, выделяющуюся при ядерном синтезе. Только молекулы, атомы и
субатомы самодостаточны и могут длительно существовать без заимствования
энергии у соседей. Но для реформирования своей структуры все же требуется
дополнительная энергия. Например, для расщепления ядра атома его следует
«расстрелять» нейтронами. Многие химические реакции протекают только при
нагреве (эндотермические реакции).
Необходимость в энергии связана с тем, что живое вещество является
неравновесной организацией с лабильными связями. Поэтому для сохра-
163
нения организации приходится постоянно совершать работу. В клетке нет
Динамика ЖЦ
Время
постоянных мест расположения органелл. Они могут передвигаться в протоплазме, но функции свои при этом выполняют. В животных все органы связаны
эластичными тяжами, гибкими сосудами и нервами. Чем сложнее форма жизни,
тем в большей степени «жесткие» связи заменяются информационными (колония бактерий, нервы, муравейник, улей, толпа людей).
Для сохранения функций лабильной организации требуются затраты
ресурсов на постоянную регенерацию элементов и связей. Организация как
бы многократно воспроизводит себя по частям, в этом и состоит механизм гомеостаза. Размножение — это разновидность регенерации, осуществляется
не только для «ремонта», но и для экспансии.
Клетка периодически заменяет белки (ферменты) [35]. Организмы восстанавливают органы, хвосты, когти, кожу, волосы, стенки желудка. Человек полностью обновляется в течение нескольких месяцев.
На рис. 8.4 приведены типичные кривые жизненного цикла организаций.
Допустим, кривая 1 описывает жизненный цикл (ЖЦ) некоторой организации,
стагнация которой наступает во время ţ. Каждая новая перестройка элементов,
функций, процессов даёт старт новой организации, которая начинает новый
ЖЦ. В итоге последовательного наложения жизненных циклов 1, 2, 3, 4, происходит удлинение интегрального ЖЦ, изображенного «жирной» кривой.
1 2 3 4
Рис. 8.4. Стадии жизненного цикла организации
Такой приём удлинения ЖЦ известен в техногенных организациях. Техническое обслуживание пассажирского самолёта предусматривает замену узлов и
деталей по специальному графику, не дожидаясь их физического износа. Пожарная служба заменяет и обсуживает огнетушители вне зависимости от возникновения пожара. Постоянную ротацию руководящего персонала на фирмах
также можно отнести к антикризисному приёму. В современных рыночных
164
условиях постоянная модернизация оборудования, идей, стилей управления,
товаров, услуг позволяет сохранять устойчивость.
Лабильность обнаруживается и в элементарных организациях. Например,
электроны в атоме не имеют постоянного места (вращаются по орбите, меняют
орбиты). Атом, потерявший электрон, восполняет потерю захватом чужого
электрона. В жидкостях и газах происходит постоянная перетасовка молекул. В
твердых телах атомы колеблются около положения равновесия, длина связей
периодически изменяется. Ледяная «сосулька» после разрушения восстанавливается снова. Кристаллы способны к регенерации дефектов. Псевдосейфсистемы существуют только благодаря постоянной регенерации стохастического каркаса. Звёзды в своих недрах с высокой точностью повторяют производство «тяжёлых» химических элементов.
Итак, регенерация частей является атрибутивным свойством любого
вещества. Даже протовещество должно постоянно «перематывать» (обновлять)
нити сетевого субстрата (раздел 8.1).
Процессы регенерации эволюционировали в следующей последовательности.
1. Постоянное восполнение рассеянной энергии протовеществом и суб-
атомными структурами.
2. Регенерация отдельных частей, приводящая к регенерации всей органи-
зации (мультиагрегаты).
3. Матричное и вариативное размножение с экспансией (кристаллы,
организмы).
Следует заметить, эволюция не устраняет древние механизмы самоорганизации, но на каждом новом ярусе добавляет новые механизмы самоорганизации.
Поисковая активность в живом, вызванная необходимостью потреблять ресурсы, усилилась способностью к размножению. Размножение клет-
ки делением является экспансией. Новые особи обладают автономной подвижностью, что облегчает поиск богатых ресурсами регионов. Многочисленные дети стохастически комбинируют гены родителей, что повышает эффективность
усвоения новых ресурсов.
Неживые мультиагрегаты, существующие, как и организмы, за счет потребления энергии, также имеют функции роста и размножения. Рост и экспансия инвариантно наблюдается на всех этапах развития Вселенной. Расширяется Вселенная, растут агрегаты вещества, увеличивается разнообразие их
форм. Растут планеты, притягивая вещество из окружающего космического
165
пространства. Примером может быть рост размеров молекул полимеров. Богданов А. приводил пример с растущей каплей воды. Растут кристаллы.
Лабильность, необходимость искать ресурсы и защищаться от разрушения в живом веществе требует вариативности поведения. Известно, что
ответные реакции существуют в любых объектах природы (принцип Ле Шателье, принцип Ленца, инерция Ньютона). Например, протовещество на действие
ускоряющей силы реагирует изменением (fD) (раздел 8.1). Пружины теряют
упругость при повторных воздействиях. Существует явление памяти формы.
Однако живые существа реагируют ситуационно, набор реакций разнообразнее. При опасности могут убежать, напасть, замереть. Высшие формы жизни
приобрели способность к упреждающим реакциям. Но, чем проще форма жизни, тем менее разнообразны реакции.
Размножение и самоликвидация (смерть) также являются адаптивными
реакциями. Потомки появляются при дееспособных родителях. Период стагнации ещё не наступил, но организм «знает» о его приближении и упреждает события воспроизводством себе подобных.
В отличие от любых других организаций в живом известен процесс
самоликвидации. Всё живое рождается и умирает, причём смерть происходит
не в результате износа элементов (они способны к регенерации), а программируется системной памятью (генами) [144]. В разделе 7.2 анализируется «закон
жизненного цикла», который свидетельствует о неизбежном финале любой организации, который происходит из-за недостатка адаптивных реакций на «вызовы» среды. Воспроизводство предшествует самоликвидации, поэтому яв-
ляется вариантом поисковой активности с упреждением, средством профилактики возможных кризисов путём вариативного воспроизводства потомков.
На рис. 8.5 обобщены взаимосвязанные функции поддержки жизнедеятельности. Лабильность связей потребовала создания системы постоянной регенерации. Для этого требуются ресурсы, и осуществляется их активный поиск.
Высшие формы жизни выработали упреждающие реакции на ожидаемые угрозы среды обитания.
Казалось бы, в живом веществе процессы регенерации должны обеспечивать бессмертие клеток, но даже разнообразные механизмы адаптации не могут
предусмотреть всех проблемных ситуаций. Живые организации способны адаптироваться в достаточно узком диапазоне условий. Заботясь о собственной целостности и о собственном «благополучии», живое обязательно включает в
свои функции смерть и рождение, как поиск вариантов адаптации, осуществляется перетасовка защитных программ «системной памяти».
166
Лабильность системных связей
Регенерация
элементов и
связей
Размножение
и смерть
Активный поиск ресурсов
Упреждающие реакции
Рис. 8.5. Система самосохранения живого
Самоорганизация, вариативность ответных реакций зависит от разнообразия элементов организации, специализации их функций. Количество специа-
лизированных белков в клетке на порядки превышает число атомов в сложной
молекуле. Число типов клеток в человеческом организме превышает две сотни.
Сформировались специализированные органы управления.
Специализация, дифференциация функций наблюдается в любых организациях. Например, ядро атома и электроны исполняют разные функции. Каждый электрон занимает различные орбиты. В молекулах разнообразие и дифференциация функций ещё выше, чем в атомах. В живых мультиагрегатах разнообразие достигло допустимого предела.
Неизбежное ограничение на количество и разнообразие элементов в
организации возникает по причине дефицита ресурсов. Если элементы не потребляют энергию, то их количество может быть очень велико, например, атомы в кристаллах и минералах по численности превышают живые организмы.
Оптимизация организации заключается в сохранении устойчивости при минимуме затрат энергии, поэтому лишние потребители ресурсов снижают эффективность организации.
Учёные ведут дискуссии о возможной потере устойчивости биосферы в
связи с вымиранием и исчезновением некоторых видов животных и растений. В
связи с тем, что никому не известен оптимум разнообразия биосферы, рассуждения о пределе устойчивости биосистемы носят спекулятивный характер. Следует принимать во внимание, что биосфера не исчезнет, она уже выдержала несколько катастроф за 4 млрд лет [202]. Биосфера может стать или непригодной
для существования человечества, или адаптироваться к экспансии человечества. Человек — это часть биосферы, поэтому все изменения в биосфере являются следствием коэволюции биосферы и человечества.
167
8.4. Самоорганизация информации и разума
Упреждающие реакции организмов стали возможны благодаря развитию
информационных систем. Специализация привела к образованию нейронной
сети и мозга. Скопления клеток, специализированных на управлении, образовали мыслящий агрегат (мозг). Зачатки мозга известны даже у червей. Эволюция
мозга продолжается около 600 млн лет. Постоянно увеличивается количество
нейронов. Этот процесс П. Тейяр де Шарден назвал «цефализация» [203].
Если коэффициент энцефализации выразить как отношение массы мозга к
массе тела, то в среднем получится следующая эволюционная картина: рыбы
(возраст 400 млн лет) — 0,02 г/г; рептилии (300 млн лет) — 0,05; млекопитающие (100 млн лет) — 0,15; птицы (70 млн лет) — 0,18–0,3. Самый высокий коэффициент энцефализации у человека (0,77) и у дельфинов (0,54). Среди птиц
наиболее «мозговитые» попугаи (0,34) и врановые (0,3) [86]. Осьминоги имеют
самый развитый мозг среди моллюсков (очень древние организмы). Эволюция
индивидуального мозга дополнялась эволюцией коллективного (социального)
сознания.
Развитие мозга животных является свидетельством возрастающего
значения управления в организмах. Память живого вещества фиксировалась
на белковых молекулах и полинуклеиновых кислотах (ДНК, РНК). Затем память стала храниться в сети нейронов. Отследить эволюцию мозговых структур
человека не представляется возможным потому, что тонкие структурные исследования мозга начались только в 60-х гг. XX в. Однако известно, что обучение,
социализация, коллективная память социума «лепит» в мозге новые структуры,
а творчество индивидуума отражается в системной памяти социума и передаётся последующим поколениям через «социальные гены».
Хотя прямые исследования эволюции структур мозга невозможны, но деятельность сознания можно усмотреть в зеркале технического творчества. Тех-
носфера, литература, искусство является зеркалом сознания, т.к. материализует виртуальные модели сознания.
Блочное строительство Мира имеет свои закономерности (рис. 8.6). До появления молекул весь мир состоял из субмолекулярных агрегатов (нижний
узорчатый блок, рис. 8.6). Начиная с молекулярного яруса, каждый следующий
ярус содержит в себе фрагменты и молекулярного, и субмолекулярного мира.
На схеме молекулярный мир изображен белыми полями, а субмолекулярный
мир — узорчатыми полями. Молекулярный мир свои функции реализует через
кинетику агрегатов молекул (движение тел, тепловая энергия, пар, ветер, течение
воды). Молекулярный мир изучает «механика», «акустика» и «теплотехника».
168
Электротехника, радиотехника, физика элементарных частиц, оптика изу-
Техносфера.
Молекулярные машины
Неживые
Жизнь
Субатомные
машины
Разум
АГРЕГАТЫ МОЛЕКУЛ
Молекулярные виды движения
Субатомные виды движения
???
чают субмолекулярный мир, который функционирует на «тонких» формах
движения вещества (фотоны, электромагнитные волны, электроны, электрические заряды). Оба неразрывных мира взаимодействуют.
Живые и разумные организации поддерживают устойчивость не прочностью энергетических барьеров, а умелым маневрированием. В них развилось
сознание, как средство прогнозирования и принятия решений. Функции сознания (мозга) осуществляются субмолекулярными видами движения. Развитие
организаций в последовательности: неживые — живые — разумные сопровождается усилением роли субатомных форм движения.
Развитое сознание начало творить техносферу. Первичная техносфера, так
же как и человеческое тело, строилась из молекулярных агрегатов (вещи, предметы, тела). Развитие «молекулярной техносферы» ещё до нашей эры достигло стадии зрелости. Были созданы все необходимые приспособления (транспорт, жильё, одежда, механизмы, их производство). Последующие 2000 лет
старые идеи облачались в новые «одежды». Повышалась эффективность, комфортность, но без принципиальных новаций.
Рис. 8.6. Цикличное творчество природы
Начиная с XIX в. жизненный цикл «молекулярной техносферы» завер-
шился, начался новый цикл субмолекулярной, интеллектуальной техносфе-
ры. Стали использоваться субатомные формы движения (электромагнитное по-
ле, электродвигатели, радиосвязь, лазерные источники света, триггеры, ЭВМ,
Интернет и пр.). Техносфера стала приобретать признаки интеллекта.
169
Важно обратить внимание, что техносфера повторяет циклы не только
человеческих цивилизаций, но и природные циклы. На рис. 8.6 сравнивают-
ся циклы становления биогеосферы и техносферы. Жирная, ломаная линия
условно разграничивает мир молекулярный и мир субмолекулярный, и напоминает восточный символ «Инь-Янь».
Видно, что последовательные техносферные циклы становятся всё более
интеллектуальными. Это значит, что творчество человека неосознанно по-
вторяет алгоритм становление естественной природы.
Поисковая активность живых организаций преследует цель добычи ресурсов. Для этого приходится совершать работу (посредством техносферы). Разум
позволяет рационализировать поисковую активность, уменьшает затраты, снижает «себестоимость» работы.
Самый верхний блок рис. 8.6 под знаком вопроса скрывает будущий интеллект неорганической природы с преобладанием субмолекулярных (полевых)
форм движения материи. Видимо, Вселенная начинала развитие от субатомных
организаций и закончит цикл чем-то подобным. Если такие пульсации Вселенной повторяются, то каждый следующий цикл начинается не с «чистого листа»,
а учитывает системную память прошлого опыта. В системной памяти веще-
ства хранятся инварианты развития, исходящие из протоматерии.
Несомненно, понятия «разум», «интеллект» в своей основе имеют информационную составляющую ВЭИ, поэтому, изучая эволюцию информации, мы
можем прийти к истокам.
В разделе 4.2 определяется сущность понятия «атрибутивная информа-
ция» — это неоднородности субстрата и вещества. Совокупность неоднородностей в составе устойчивой организации назовём информационным па-
кетом. Главной тенденцией эволюции атрибутивной информации является
укрупнение информационных пакетов. Закон возрастания гетерогенности,
т.е. различимости информационных пакетов не только по размерам, но и по
свойствам означает рост разнообразия информации. Разнообразие создаётся
посредством комбинирования информационных пакетов при перемещении,
столкновении, взаимодействии (кинетика процессов). Кинетическая энергия
обеспечивает процессы трансляции информации, передачи неоднородностей от
объекта к объекту.
Информацию, которая транслируется от одного объекта к другому,
назовём «оперативной информацией» [1]. Каждый малый информационный
пакет, объединяясь в агрегат, вносит в него свою атрибутивную информацию.
Память о происхождении (генетическая память) хранится в структуре органи-
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]