Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация мироздания. Тектология ХХI. Монография
.pdf
некоторых из них ухудшает плавучесть, но предохраняет от гибели. Трос имеет
множество волокон. Разрыв некоторых из них не означает потерю работоспособности. Важно обратить внимание, что в отличие от матрёшки ПСС возни-
кают при интеграции множества однотипных элементов.
ПСС могут быть оболочечными (озеро, надувной шарик) и каркасными
(Солнце, планета, капля, губка). Губка и пористый песчаник могут пропитываться водой. Фитиль капиллярными силами «втягивает» жидкость. Многоэтажный дом более похож на каркас из стен — перегородок, чем на оболочку.
Все это примеры каркасных ПСС.
Примерами оболочечных сейф-систем могут быть сосуды с любым содержимым. Гидросфера Земли упакована в каменистое ложе материков земной коры. Атмосфера с одной стороны имеет твердую оболочку (земная кора), а с
другой стороны удерживается притяжением Земли. Живые клетки упакованы в
мембраны. Яйцо курицы заключено в скорлупу. Организмы ограничены кожей.
Капли воды также имеют оболочку — «плёнку поверхностного натяжения».
«Матрёшка» упакована в самую крупную куклу. Комната ограничена стенами.
Воздушный шарик может без повреждений растягиваться под влиянием давления газа, но до некоторого предела.
Оболочка, как правило, образована из другого материала. Оболочки могут
быть многослойными (кожа). Свойства оболочки резко отличаются от свойств
содержимого ПСС. Например, озеро ограничено каменистыми берегами. Каменистые берега — это и внешняя среда, и оболочка.
Труднее представить ПСС без видимых оболочек, но наше сознание выделяет их на фоне материального континуума. Например, в лаборатории высокотемпературную плазму удерживают в «магнитной бутылке». Звёзды и планеты — это организации, «упакованные» в гравитационные ловушки. Их границы
не имеют четких очертаний.
Для живых организаций (например, популяций) виртуальной оболочкой
является невидимая экологическая ниша. Эта область с определённой температурой, определённым содержанием кислорода и пищевыми ресурсами. В отличие от газа, который стремится расшириться (но оболочка не даёт), популяция
сама не желает выходить из границ комфортного существования. Отсутствие
материальных оболочек даёт основание считать эту границу виртуальной, иногда её определяют как «экологическую нишу» или странный аттрактор. Границы животных сообществ иногда устанавливаются в ходе борьбы за свои территории. Эти границы конвенциальные. Границы между государствами также являются конвенциальными.
31
Содержимое ПСС может быть гомогенным и гетерогенным. Содержание
первичных космических объектов (звезд) более гомогенно (водород и гелий в
состоянии плазмы), чем у вторичных звезд и планет. В последних появились
новые химические элементы, вещество стало более разнообразным (газ, жидкость, твёрдые минералы). Например, ПСС Земля имеет атмосферу, гидросферу
и литосферу, и всю таблицу химических элементов.
Труднее представить каркасные (скелетные) ПСС, сохраняющие свои геометрические параметры благодаря системе гравитационных и (или) электромагнитных связей. Стохастический каркас ПСС увидеть невозможно. В математике такие ПСС называют «аттракторами» без выяснения природы внутренних
связей.
Например, Солнце образовалось при гравитационном сжатии газового облака. При этом возникла новая система виртуальных связей. Из Солнца без заметного ущерба можно удалить (добавить) некоторое количество элементов.
Количество удалённых и вложенных элементов не должно превышать критическую величину, иначе система изменит свойства.
Протопланеты возникали путем гравитационной агрегации газопылевых
частиц. Капля воды в невесомости сохраняет сферическую форму благодаря
электромагнитным связям между молекулами. Эти ПСС существуют благодаря
гравитационному и электромагнитному стохастическому каркасу (подробнее
см. главу 3).
Ещё одним отличием матрёшки от Вселенной является то, что порядок
её разборки и сборки полностью обратим и реально осуществим, а дефрагментация Вселенной может быть только мысленной.
2.3. Эволюция Вселенной (темпоральная декомпозиция)
Достаточно задуматься, как провести временную границу между утром и
днём, чтобы осознать трудности членения организации по этапам жизнен-
ного цикла. Эта проблема подробно будет обсуждаться в главе 7. Во времени
изменяется количество и качество элементов и связей организации. Рассмотрим
пример эволюции Вселенной.
32
Атомы
Белки
Динамака эволюции
Планеты
кварки
нуклоны
Жизнь
Холодный
газ, пыль
Плазма,
Н, Не
Звезды
В Р Е М Я
Химические
элементы
Горячая
Вселенная
Кварки,
электроны
Холодная
Вселенная
Плазма.
Водород.
Гелий
Звёзды
Газо пылевые
облака
Молекулы
Планеты
Минералы.
Жизнь
Рис. 2.3. Эволюционная фрагментация Вселенной
Согласно сложившимся научным представлениям [238], Вселенная развивалась в следующей последовательности: кварки, нуклоны, плазма водорода и
гелия, звезды, атомы тяжёлых элементов, молекулы в виде газа и пыли (минералы), планеты, жизнь (биосфера) (рис. 2.3). Эта последовательность на рисунке проведена «жирной» кривой. Каждый этап начинался ускоренно с последующим замедлением, поэтому жирная кривая выглядит волнообразной.
Белые и чёрные кружки обозначают этапы возникновения организаций
различного типа. Чёрные кружки отмечают космические макрообъекты (звёзды,
пылевые облака, планеты), которые играют роль космических реакторов для
синтеза вещества. Белые кружки — это продукты, произведенные в космических реакторах (кварки, нуклоны, ядра, ионы, атомы, белки, жизнь). В звёздах
образуются атомы, в пылевых облаках — молекулы, а на планетах — минералы, белки, живые организмы.
Их всего сказанного вытекает бинарная схема эволюции Вселенной
(рис. 2.4).
Рис. 2.4. Бинарная эволюция Вселенной
33
Из модели Большого взрыва следует, что из горячей протоматерии возникли кварки и электроны (наиболее устойчивые частицы). При охлаждении кварки сконденсировались в нуклоны, из которых возникли ядра водорода и гелия.
Ядра водорода и гелия силами гравитации стянулись в плотные шары, которые
разогрелись и стали звёздами. В звёздах происходили реакции синтеза других
химических элементов. От перегрева звёзды взрывались, возникали газопылевые холодные облака, в которых протекали реакции образования разнообразных молекул. Гравитационными силами облака повторно стягивались в
плотные шары, возникали вторичные звезды и планеты типа Земля. На планетах происходило образование минералов, белковых молекул, живых клеток, организмов и т.п.
Биогеосферу можно считать «реактором» для синтеза живого вещества.
Этот реактор заполняет тонкий слой на земной коре. Вещество земной коры
(твёрдое, жидкое, газообразное) можно считать каркасом, удерживающими
биосферу в определённых границах.
Бинарная модель (рис. 2.4) отражает несколько разных, но тесно связанных между собой сторон эволюции, как две неразделимые стороны медали составляют единую сущность. Целостная модель состоит из элементарных частиц
(белые квадраты), и «реакторов» (узорчатые квадраты). Последовательность реальной эволюции представлена линией из жирных стрелок. Но мысленная декомпозиция осуществляется в последовательности, показанной тонкими стрелками (рис. 2.4). Прямой синтез осуществлялся природой, а обратный анализ —
только воображением человека, поэтому они не совпадают. Поясним эту мысль
аналогией.
Строительство кирпичного дома упрощённо можно представить в следующей последовательности. Сначала добыча глины, затем замешивание и формовка брикетов из глины, обжиг в печи сырого кирпича, получение готового
кирпича, строительство дома, готовый дом.
Обратная декомпозиция (дом, кирпич, дробление кирпича в пыль) не совпадает со строительством. Из декомпозиции выпадают стадии формирования
брикета и обжига. Кроме того, кирпичную пыль в глину не обратить.
Начало бинарного тренда (рис. 2.4) скрыто в недрах материи, хотя проблема устройства протовещества поставлена тысячи лет назад. Демокрит выдвинул
идею атомов (неделимых частиц), но не ставил вопроса, имеется ли в атомах
подвижная внутренняя структура. Модель атома Томсона обладала структурой.
Электроны как бы плавали в объёме атома. Резерфорд открыл атомное ядро и
расположил его в центре атома.
34
Физиков не смущало, что неделимость атома совместима с наличием внутренней подвижной структуры. Позже было установлено, что атом можно разделить на более простые части, но его название не стали менять. Открытие более
мелких частиц (нуклоны, кварки) приблизило физику к новым горизонтам микромира, но до сих пор нет уверенности, что кварки являются истинными атомами (неделимыми). Важно понять, что неделимость частицы не исключает
наличия внутренней структуры.
Одной из минимальных частиц с неопределёнными размерами является электрон. Его свойства весьма противоречивы. Физики представляли
электрон как абсолютно твердый шарик, не способный к деформациям. Это
означает, что электрон или не имеет внутреннего пространства, или имеет бесконечно жёсткое пространство. Однако при этом в специальной теории относительности (СТО) противоречиво утверждается, что абсолютно жесткий электрон при высоких скоростях должен деформироваться в направлении движения
(Лоренцево сокращение) [114, 191]. Если электрон абсолютно жесткий, то он не
может деформироваться.
Другой парадокс состоит в том, что если электрический заряд электрона
находится на его поверхности, то это означает наличие внутренней структуры
электрона, что переводит его в разряд неэлементарных частиц. Но если заряд
равномерно распределён в объеме электрона, то невозможно объяснить, почему
электрические силы отталкивания не разрывают электрон на части. Поэтому,
чтобы «спрятать» противоречия, современная «стандартная модель» вынуждена представлять микрочастицы как точечные образования, лишенные внутренней структуры [63]. Этот математический приём маскирует проблему, и далёк
от действительности. Если математическая точка не имеет размерности, то почему точки, расположенные в ряд, непонятным образом образуют линию определённой длины. Очевидно, что точечные модели всего лишь математическая
идеализация. Но, как мы уже отмечали, идеализация часто закрывает путь к пониманию.
Несмотря на отсутствие эмпирических данных, имеется возможность дедуктивно сформулировать холистические требования к устройству неделимого
протовещества (атома). Минимальный фрагмент Мира, минимальная органи-
зация должна быть неделимой, но иметь возможность функционировать
(иначе это не организация). В системном мировоззрении функции всегда связаны с внутренним движением, следовательно, минимальная организация должна
обладать внутренним движением. Движение можно обнаружить только через
динамику неоднородностей, следовательно, мини-организация должна быть не-
35
однородной, неделимой и внутренне подвижной. Кроме того, минимальная организация (атом) должна быть открытой системой, чтобы получать энергию
для своего функционирования из внешней среды, иначе придётся признать
существование вечного двигателя. Покажем, что геометрическим аналогом
такой организации может быть треугольник. Три стороны любой длины могут образовать бесчисленное количество треугольников. Подвижность треугольника обеспечивается шарнирами (вершины), углы могут изменяться. Если
вместо прямых линий стороны заменить извилистыми линиями (треугольник на
сфере), то можно изменять расстояние между вершинами, растягивая (сжимая)
стороны треугольника. Можно представить вибрирующий, пульсирующий треугольник, совершающий сложное внутреннее движение. Но при всех вариациях
достаточно разорвать связь между вершинами (разделить хотя бы одну сторону) и треугольник как фигура исчезнет, аннигилирует. Итак, «неделимая сложность» возможна. Попробуем построить модель минимальной организации.
Минимальной системой, по мнению В.Н. Садовского [192], являются два
элемента и связь между ними (рис. 2.5А), из них складываются цепочки элементов (рис. 2.5В).
Вход Выход Е
А С
Д
В
Рис. 2.5. Простейшие организации
Однако с этим трудно согласиться полностью, т.к. элементарная система
Садовского является закрытой, в ней нет входа и выхода. Согласно классической термодинамике, функционирование открытых систем осуществляется благодаря потокам вещества, энергии через входы и выходы (рис. 2.5С). Изоляция
системы (отсутствие входов и выходов) прекращает функционирование. Как
показывает эмпирический опыт, закрытые системы в природе не обнаружены,
следовательно, и минимальная организация должна обладать входом и выходом, чтобы не нарушать закон термодинамики.
Попробуем упростить модель организаций до минимума, не лишая её необходимых функций. Можно упростить систему 2.5С, сохранив один элемент, и
соединив выход и вход (рис. 2.5Д). Такая замкнутая в кольцевой канал организация (змея, кусающая свой хвост) имеет право называться минимальной изо-
36
лированной системой. Но реальная организация должна иметь вход и выход.
Поэтому на рис. 2.5Е петлевые организации связаны в непрерывную сеть. Эта
модель разрабатывалась нами в работе [179].
Можно предположить, что первовещество, мировой субстрат имеет сетевое строение. Гипотезы о его структуре и свойствах будут обсуждаться в
главе 4.
2.4. Проблемы целостности организаций
Антиподом сейф-систем являются классические целостные системы
(ЦС). Целостность, системность подразумевает факт, что изменение функций
любого элемента должно повлиять на функции всех остальных элементов, а зона его влияния определяет границы целостной системы.
Примерами целостных систем (ЦС) могут быть атомы, молекулы, простые
механизмы, малочисленные коллективы специалистов. Удаление любого элемента наносит урон функциям организации. Например, свойства молекулы зависят от свойств составляющих её атомов. Замена любого атома изменит свойства молекулы. Свойства атомного ядра зависят от количества входящих в его
состав нуклонов. Потеря любого нуклона изменяет свойства атома. Потеря
главнокомандующего для армии может привести к поражению, но потеря нескольких рядовых бойцов может быть незамечена. Поэтому по отношению к
генералу армия является ЦС, а по отношению к рядовым бойцам — ПСС. Организм по отношению к внутренним органам является целостной системой.
Удаление даже одного органа может закончиться гибелью организма, но по отношению к клеткам организм есть ПСС, т.к. удаление части клеток не наносит
значительного ущерба.
Целостность является понятием относительным. Степень взаимной зависимости элементов изменяется от нуля до бесконечности и определяется «силой» и длиной связи. Например, зависимость Земли от Плутона ниже, чем от
Венеры и Марса. Электромагнитная связь электронов в атоме сильнее, чем гравитационная. По мере увеличения размеров организации, расстояние между
элементами возрастает, связь удлиняется, и сила взаимодействия ослабевает.
ЦС и ПСС системы являются сторонами «одной медали». Можно показать,
что некоторые ЦС организации по мере роста превращаются в ПСС.
На рис. 2.6 приведена типичная зависимость перехода целостной системы (ЦС)
в псевдосейф-систему (ПСС). До тех пор пока система «чувствует» малейшие
изменения в составе элементов, её можно считать целостной. По мере увеличения количества элементов «чувствительность» снижается и образуется ПСС.
Рассмотрим примеры.
37
Интенсивность
параметра
ЦС
ПСС
Рис. 2.6. Графическая иллюстрация перехода ЦС в ПСС
Известен гомологический ряд алканов Cn H
. Метан (С1), этан (С2), про-
2n+2
пан (С3), бутан (С4) и т.д. отличаются всего одним атомом углерода, но как резко изменяются их свойства. Однако после С10Н22 химические свойства изменяются незначительно, хотя физические (например, вязкость) продолжают изменяться. Для полиэтилена (С
) добавление одной СН2 группы уже никакого
100
влияния на вязкость не оказывает. Можно ли это считать нарушением закона
перехода количества в качество? Скорее всего, мы встретились с обычным явлением ограниченности всех законов. Мы наблюдаем плавный переход от ЦС к
ПСС, в результате ослабления дальних связей. В данном примере мы имеем дело с химическими взаимодействиями, но аналогичное явление усматривается и
в системах с физическими взаимодействиями.
Если рассмотреть свойства капли воды с момента образования первичного
кластера из нескольких молекул, то по мере роста размеров её свойства вначале
изменяются резко, но затем практически прекращаются.
При низкой температуре вода замерзает (кристаллизуется). Вначале образуется зародыш. Его свойства отличаются от свойств большого кристалла. По
мере роста кристалла его свойства приближаются к некоторому предельному
значению. Однако такое состояние неизбежно завершается стагнацией. Вечных
организаций не существует, всё имеет начало и конец. Подробно закон жизненного цикла мы рассмотрим в разделе 7.2.
В терминах, предложенных Л. фон Берталанфи [28], на рис. 2.6 целостная
(интегративная) система превращается в суммативную. Поясним эти термины. Понятие «суммативность» противоположно по смыслу «интегративности».
Свойства суммативных (аддитивных) систем равны сумме свойств ее компонентов. Это означает, что при увеличении или сокращении количества компонентов, система не претерпевает заметных функциональных изменений, но
может изменять свои размеры и границы. По мнению А. Холла и Р. Фейджина,
если изменение каждой части системы не вызывает изменения других частей,
38
то система может считаться суммативной [123]. В качестве примера приводится
куча камней, масса которой равна массе камней. Этот неудачный пример показывает, что каждое явление следует рассматривать с разных сторон. Если бы
авторы в качестве параметра кучи выбрали объём, а не массу, то вместо суммативности проявилась бы интегративность, т.к. объём кучи больше объема отдельных камней. Можно предположить, что в природе не существует суммативных систем, просто мы не замечаем некоторых интегративных (эмерджентных) свойств.
В качестве другого примера можно привести растущий кристалл кварца.
Рост массы кристалла не сопровождается изменением плотности, упругости и
электрических свойств. Масса кристалла является суммативным свойством его
элементов. Известно, что кварцевые пластинки используются как резонаторы
(маятник) в электронных часах, а резонансные свойства зависят от массы (толщины) кварцевой пластинки. Таким образом, на фоне многих суммативных
свойств кристалла обнаруживается интегративное свойство (резонанс). Рост
объекта одновременно сопровождается изменением многих параметров, одни
ведут себя суммативно, а другие интегративно.
В ПСС, имеющих избыток одинаковых элементов, принцип целостности
следует толковать иначе. В больших системах можно безболезненно удалять
часть элементов, их функции компенсируются оставшимися элементами. При
разрушении какого-либо элемента и связи, возмущение не распространяется на
всю систему, а локализуется в ограниченной зоне (в подсистеме). В таких системах принцип Ле Шателье «работает» локально. Для каждого элемента существует локальная, целостная зона, которая относительно этого элемента может
считаться надсистемой. Например, болезнь работника не отражается на деятельности всего предприятия, т.к. его работу берут на себя коллеги по подразделению. Сокращение количества видов животных до некоторого критического
состояния не отражается на экономическом развитии человечества. Взрыв звезды на другом краю галактики практически не влияет на состояние биосферы
Земли. Для каждого элемента ПСС можно очертить зону, которая по отношению к нему является ЦС, а все остальное в большей степени соответствует понятию «внешняя среда».
В литературе по теории систем встречается понятие «элементарно авто-
номные» системы, схожее по свойствам с ПСС [150]. Каждый элемент такой
системы способен самостоятельно выполнять функции, схожие с функциями
всей системы. Например, монокристалл можно расчленить на фрагменты, которые функционально также являются кристаллами, способными самостоятельно
39
существовать и расти в размерах. Косяк рыбы состоит из очень похожих особей. Косяк может разделиться на части, способные к самостоятельному существованию. Из косяка хищник может изъять одну рыбу, и это не отразится на
свойствах косяка.
Но можно ли считать Вселенную системой, если её окраины не связаны
друг с другом в реальном времени. Последствия взрыва звезды на одном конце
Вселенной могут со скоростью света распространяться десяток миллиардов лет
до другого её конца. За это время могут возникнуть и умереть отдалённые биосферы, цивилизации, не испытав на себе влияния взрыва. С точки зрения кибернетики самоорганизация вряд ли возможна, если прохождение сигнала между частями Вселенной требует времени, соизмеримого с возрастом Вселенной
(10–15 млрд лет). Отсутствие связей между отдалёнными участками нарушает
принцип целостности, и подвергает сомнению постулат о системности
Вселенной.
Однако постулат системности Вселенной интуитивно воспринимается как
соответствующий действительности, т.к. строение вещества и химических элементов во всей Вселенной одинаково. Структура звездных скоплений, спектральные характеристики излучения звезд очень похожи. Но трудно найти объяснение этой идентичности, этой целостности из–за ограниченной скорости
распространения света, гравитации и других видов взаимодействия. Не исключено, что будут открыты способы взаимодействия, превышающие скорость света, но можно рассмотреть альтернативные варианты решения этого противоречия. Рассуждения по этому поводу [179] привели нас к возможности существования «виртуальных» взаимодействий между элементами систем, которые
будут рассмотрены в главе 3.
Выводы
1. Фрагментация Мира с целью познания осуществляется путем выделения
из континуума «отдельностей», отличающихся физическими параметрами и
(или) функциями.
2. Выделение «отдельностей» зависит от целей исследователя.
3. Четкие границы между объектами «рисует» только сознание человека.
Реально все объекты разделены переходными зонами различной протяжённости.
4. Организации, из которых можно удалять (добавлять) элементы, названы
сейф-системами (СС).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]