“Salus populi suprema lex est”
Международное общественное объединение

Russian Phisical Society, International

Международное общественное объединение Русское Физическое Общество (сокращённо – РусФО, RusPhS) - добровольное объединение учёных, инженерно-технической интеллигенции, изобретателей, предпринимателей для совместной интеллектуальной и научно-практической деятельности в области естествознания, - науки о природе.
Научная цель: построение единой физической картины мира и поиск основной целевой функции человечества.

Пиотровский М.В. Единая Теория Систем - теория организации и эволюции материи. Место наук о Земле. (Эскиз проблемы)




Единая Теория Систем - теория организации и эволюции материи-энергии.

Место наук о Земле.

 

Пиотровский М.В.

 

Введение

Системное направление стало сейчас отчётливым стержнем научного познания, а его суть, организация, - стала непреложно выступившей основой развитой человеческой деятельности. Системное направление сейчас находится на важнейшем переходе от различных концепций к Единой Теории Систем (ЕТС). Это означает подъём всего научного познания на новый уровень новой эпохи.

Единая Теория Систем определяется в настоящих тезисах как теория организации и эволюции материи-энергии в её как положительных формах, - системах, так и в отрицательных, - хаосе, в их закономерных соотношениях и коэволюции. В основе этих явлений лежат имманентные свойства материи-энергии. Важнейшим из них, вслед за неуничтожимостью, диалектический материализм справедливо считает самодвижение. Далее следуют способности самоорганизации и дезорганизации. Первая - абсолютна, вторая - относительна, ибо реальный хаос всегда неоднороден, что неизбежно вновь порождает в нём самоорганизацию. Названные свойства порождают далее то, что материя-энергия существует в форме систем и (подчинённого?) хаоса, закономерно эволюционирующих по двум типам циклов: спирально-круговому (Цс) и взрывному (Цвз). Первый составляют: восходящая (прогрессирующая) фаза со стадиями: зарождение - рост; промежуточная фаза - кульминация; нисходящая (дегрессивная) фаза: ослабление и стирание черт системы - распад системы и её организации; постумная фаза (как фаза единого цикла выделяется здесь впервые): хаос, но не полный, с сохранением реликтов отмершей системы, пассивных, но активно используемых последующими циклами, с осуществлением этим преемственности общей эволюции (цепи циклов). Взрывной тип: зарождение и прогрессивный рост, заканчивающийся саморазрушением системы с образованием хаоса - разорванных обломков системы.

Всеобщая эволюция, насколько можно судить по примерам Земли, Солнечной системы и, гораздо ещё менее ясно, - Вселенной, - представляет цепь циклов: закономерно (но в разных вариантах) сочетающихся спиральных (преобладающих?) и взрывных. Непрерывное самодвижение материи-энергии в них включает квазистабильные состояния (существенно стадийные, по типу квазиравновесия, скользящего на другие энергетические уровни).

Явления систем не исчерпывают содержания сущего, но образуют его каркас. Соответственно Единая Теория Систем явится «каркасом познания».

Но единая наука о системах и организации сама ещё не стала ни единой, ни системой, ни организованной (!) ЕТС, именуемая обычно Общей Теорией Систем (ОТС), то есть несколько ниже рангом, формируется ускоряясь, но всё же ещё слишком медленно - из-за разобщённости наук. Этот процесс нужно и можно резко ускорить общими направленными усилиями. Сейчас в системологии доминируют: физика и физическая химия, философия и биология, игнорирующие большие возможности и успехи наук о Земле. Работы по Системному Направлению: публикации, симпозиумы, доклады и так далее - многочисленны, но «ведомственны», как и обзорны; и, продвигая решения проблем в отдельных частях, они в общем плане явно «буксуют».

Назрела необходимость общих встречь, обзоров и усиленного сотрудничества. Объединяющим этот синтез началом должны быть общие законы природы. Но и здесь (странным образом!) нет достаточной ясности и единства. В значительной части это тень фантастической ошибки в понимании 2-го закона термодинамики, созданной физиками середины 19 века и столь же фантастически воспринятой последующими поколениями учёных вплоть до наших дней. На этом законе мы и остановимся.

 

Второй закон термодинамики

2-й закон был сформулирован Г. Клаузиусом в числе других законов (или «начал») термодинамики около 1850 года. Первая его формулировка: «Теплота может переходить самопроизвольно, без внесения внешней энергии, только от более тёплого тела к более холодному, но никогда не наоборот».

В расширенном, обобщённом виде это означало, что материя-энергия всегда переходит от более высокого потенциала к более низкому; и «никогда не наоборот». Это - закон, исключений из которого нет. Определения этого закона, как высшего закона движения материи-энергии, я не встречал в литературе. По смыслу оно было раскрыто философом Л.А. Петрушенко (I97Iг.) и будет рассмотрено ниже. Я предлагаю здесь назвать его Законом потенциалов (ЗП), впредь до предложения возможно более удачного термина.

Перед физиками лежал широкий мир разнообразных явлений, а первое определение Клаузиуса, будь оно так широко понято, как сказано выше, открывало неограниченные перспективы изучения самоорганизации и эволюции - и органических, и неорганических систем. Но физики не поняли этого пути и, напротив, создали на нём завал узости и путаницы на целые полтора века. Этот завал расчищается до нынешнего времени. Настоящей работой, кажется, эта расчистка будет завершена.

В то время физика пришла к переходу ньютоновской механики монолитных тел и внешних сил, сведением сложного и разного - к простому и одинаковому (идеальный газ и т.п.), - к превращениям материи-энергии, сначала на проблемах термодинамики, которую возбудила паровая машина. На этом переходе (на 2-м законе) физика и споткнулась, стараясь привычно идти от наиболее, казалось бы, простого и очевидного.

Так, определение Клаузиуса выглядело наиболее очевидным для явлений в нисходящей фазе эволюции: раскалённое железо остывает, горы сносятся реками и т.д. Что касается образования явлений и их роста - восходящей фазы, то, конечно, тогда было общее понимание того, что все явления на Земле происходят за счёт рассеивающей энергии Земли и Солнца, приобретённой ими при образовании Солнечной системы. Иначе говоря, некое смутное представление о диссипативных системах, организующихся в потоке более общей дезорганизации - рассеянии материи-энергии, - уже было. Но процессы и явления в восходящей фазе представлялись или - точнее - воображались как-то «вообще», как разнообразие, в котором не усматривались общие законы. Для нисходящей фазы, напротив, представлялось, что в ней всё предшествующее разнообразие «перемалывается» (как-то также «вообще») и приводится к одинаковому концу - выравниванию энергетических потенциалов, по неумолимому общему 2-му закону. Так, физики, отбросив проблему образования явлений и оставив эти «начала» без начала, занялись «совершенствованием» 2-го закона для нисходящей фазы.

В. Томсон (Кельвин) дал своё определение закона. Его смысл тот, что при любой затрате энергии (переходе от высшего потенциала к низшему) она не переходит вся в работу, но часть её неизбежно рассеивается в окружающую среду (в итоге - в космос). По этому примеру Клаузиус и дал второе определение, согласно которому при переходе теплоты от более тёплых тел к более холодным часть её рассеивается. Основания для этих двух определений были очевидными, особенно - тогдашние паровые машины. Коэффициент полезного действия их был 3-5%; остальная энергия сожжённого топлива рассеивалась. Позже (вплоть до конца двадцатых годов 20-го века?) давались и другие определения 2-го закона, всего около 19-ти.

Однако неизменно указывается, что все они идентичны определениям Клаузиуса (первому или второму?) и определению Томсона. Удивительно, однако, что при таком «щедром» мышлении не встречается указания, что первое определение Клаузиуса и определение Томсона - не два разных определения одного закона, но определения двух разных законов! Точнее, - первое определение Клаузиуса - верное определение абсолютного закона (ЗП), а второе его определение и определение Томсона - верное определение его частной формы, «подзаконна»: то же движение материи-энергии от высших потенциалов к низшим, но в частной форме, «вбок» от потоков материи-энергии к низшим потенциалам среды. Но материя-энергия рассеивается не только от потоков, но и от энергоносителей, в стационарном состоянии. Например - испарение воды стоячего водоёма уносит материю, - носитель гравитационной энергии. Так, рассеяние энергии происходит разнообразно, будучи, очевидно, одной из универсальных форм Закона потенциалов. («Налогом», по выражению Эткина, из его книги «Порядок и беспорядок в природе». Добавим, что этот «налог» - в пользу общей энергетики Вселенной).

Очевидно, выделив Закон потенциалов, нужно выделить далее две его стороны, - два подзакона: (1) концентрации и самоорганизации, а также (2) рассеяния и деградации. И общий закон, и эти два его подзакона - универсальны (абсолютны). Сложность, требующая точного анализа, в том, что подзаконы накладываются друг на друга: при концентрации происходит частичное (подчинённое) рассеивание, а при ведущем рассеянии - частичная концентрация (образование и эволюция диссипативных систем). Вопрос, следовательно, в соотношениях подзаконов, меняющихся по стадиям эволюции.

Физики, отбросив восходящую фазу систем, отбросили этим и первый подзакон и остались лишь при втором. Его они и отождествили со 2-м законом, придав значение цельного закона! Это был удивительный случай самогипноза, «затмения ума». Ещё удивительнее, что этой очевидной подмены никто до сих пор, кажется, не заметил. По крайней мере, такого разъяснения, к которому я пришёл в работе по проблеме систем, и которое даётся в этих тезисах, я в литературе не встречал. До сего времени под знаменитым «2-м законом» понимается полузакон, одна сторона - «изнанка» - более общего Закона потенциалов. Оперирование полузаконом как цeлым и породило в дальнейшем ряд недоразумений и тупиков. Характерно, что вся последующая наука в попытках выйти из этих тупиков, из-под дамоклова меча «всеобщей деградации», и суждениях об эволюции исходила и исходит из такого понимания, якобы - цельного, 2-го закона.

Отчасти «оправдывает» физиков то, что Солнечная система и Земля явно находятся в нисходящей фазе. Однако это не снимало очевидности и необходимости обнаружить проблему восходящей фазы, хотя бы на примерах диссипативных систем Земли.

«Отключившись» от восходящей фазы неорганических систем, физики отрезали себе видение полных циклов эволюции, а отсюда - и всей эволюции в целом. Они «дорезали» этот разрыв положением о, якобы, независимости конечного выравнивания потенциалов от исходных и промежуточных состояний, что, как казалось им, прочно утверждало прочность, «суверенность» 2-го закона как зaкона общей деградации. На самом деле фазы и стадии эволюции систем развиваются преемственно; физики же эту важнейшую закономерность, её идею утеряли, даже, как будто, не заметив потери. Но игнорировать рождение и восходящую фазу органических систем они не могли, прежде всего на примере своей собственной жизни. Самоорганизация их была бесспорна, в отличие от неорганических явлений, оставшихся для физиков неизвестно чем. Отсюда возникла идея «чрезвычайной специфичности» жизни, не подчиняющейся, очевидно, 2-му закону. Здесь физики провели ещё одну границу: между органическими и неорганическими системами, ещё больше разрушив картину общности главных законов эволюции тех и других. На самом деле граница между живым и неживым есть, но она проходит иначе, а схемы циклов их эволюции поразительно близки, как будет показано ниже.

Идея специфичности жизни была доведена до возможного противопоставления её 2-му закону в космическом масштабе (Ф. Ауэрбах, оттенок - у В. Вернадского). Однако не было показано как это возможно при огромной разнице в мощи неорганических космических процессов, с одной стороны, и биологических, - с другой. Отзвук такого противопоставления - взгляд Н. Винера на организмы, как «островки организации в море увеличивающейся энтропии» - выражение, бывшее ходячим ещё в конце 60-х - в 70-х годах 20-го века. Сейчас признано, что в нисходящей фазе организмы подвержены 2-му закону (полузакону), однако, вопрос о соотношениях неорганической и органической эволюции у системологов физико-философского направления ещё остаётся неясным. Оставляя взгляды и концепции второй половины 19-гo и начала 20-го веков, начавшие проливать свет на проблему 2-го закона (Н. Умов, А. Богданов, Л. Берталанфи), отметим, что сейчас - как прорыв - рассматриваются работы брюссельской школы физической химии И. Пригожина и его сотрудников (ниже в ссылках кратко - Пригожин). Пригожин показал, что образование и устойчивое существование некоторых химических соединений возникает при постоянном притоке энергии (в потоке энергии; практически - тепла от лабораторного источника), при постоянных его параметрах. Иначе говоря, происходит самоорганизация в условиях общего рассеяния энергии, то есть действия 2-го закона (дегресссивного полузакона). Общее направление работ Пригожина - неравновесные состояния в физической химии; они были отмечены Нобелевской премией. Вывод Пригожина: неравновесность - источник самоорганизации. В эти работы входят и попытки установить возможные физико-химические условия образования белковых соединений и, тем самым, - жизни. Пригожин рассматривает свои работы как решение проблемы «примирить 2-й закон с Дарвиным», так называемые начала дезорганизации - с самоорганизацией и эволюцией. Признавая заслуги Пригожина в тщательности специальных работ, с использованием сложнейшего аппарата теоретической физики, химии и математики, и в привлечении внимания к проблеме организации-дезорганизации, хочется отметить некоторый оттенок преувеличения здесь открытия. Он, очевидно, связан с тем, что Пригожин, с его интересами более широкими, чем у большинства физиков, всё же почти совершенно не знаком с науками о Земле. Как выше уже было сказано, издавна было понятно, что процессы на Земле, множество явлений, так или иначе организованных (хотя слова: «организация», «системы» не употреблялись), - происходят за счёт рассеивающейся энергии Земли и Солнца. Говоря шире, когда основное формирование звёздно-планетных систем завершается, все явления на них (и в них) диссипативны, совершаются по второй половине Закона потенциалов, то есть по 2-му «полузакону» или «2-му закону» - в тривиальном его понимании. Если исключить астрофизику, занимающуюся первичным формированием космических систем, то есть восходящей их фазой, то всё остальное естествознание (вероятно, около 90 - 95%) занималось и занимается диссипативными системами. Можно ли говорить здесь об «открытии»? Очевидно лишь - о разъяснении всем известного, но недостаточно осмысленного явления.

Фактически науки о Земле занимались и занимаются такими системами, исключая небольшую их часть, где они говорят о первичном формировании Земли. Науками о Земле накоплен громадный системный материал, но он ещё недостаточно оценён и изложен с позиций современной теории систем (хотя многое здесь уже делается). По этой причине - недостаточной теоретичности мышления - науки о Земле недооценили некоторые свои концепции, явно и даже ярко системные. В наибольшей, наверное, мере это относится к географическому циклу У.М. Дэвиса.

 

У.М. Дэвис (1850-1934) и его «географический цикл»

 

Концепция датируется: формирование общей схемы - 1884, сжатое изложение - 1899, дальнейшая разработка (самим Дэвисом, кроме последователей) - до 1934 года. Общая схема: тектонически поднятый участок суши, подвергающийся сносу экзогенными процессами вплоть до конечного выравнивания, с образованием сложных комплексов эрозионного рельефа. Последние и составляют непосредственный предмет учения Дэвиса, которое часто считают учением лишь об экзогенном рельефе. На самом деле сущность и многие конкретные части учения значительно шире.

Физический смысл циклов в том, что это - выравнивание тектонических неровностей геоида, - разностей гравитационного потенциала поверхности Земли. Циклы Дэвиса принадлежат к особому классу систем, образующихся на разделах физически различных сред, с разными источниками энергии, в данном случае: плотного тела Земли с энергией внутренних процессов и планетарного движения Земли, и гидро- и атмосферы, главным источником энергии которых является инсоляция, а также - планетарное движение. Формы рельефа и ход рельефообразующих процессов определяются, по Дэвису, «географическим трио»: (1) геологической структурой, подвергающейся сносу, (2) экзогенным процессом сноса и (3) временем - в смысле стадий циклов.

Дэвис вычленял ведущие экзогенные процессы и создаваемые ими формы из реального многообразия рельефа, обычно полигенетического, чтобы выявить «в чистом виде» эволюционные ряды форм, создающиеся путём самоорганизации именно данным ведущим процессом. Он ввёл в геоморфологию понятие и термин «организация», широко им пользовался и считал ошибочным приписывание способности организации только органической природе. Его схемы циклов - по сути модели, созданные умственным выстраиванием в эволюционные ряды реальных форм рельефа, находящихся в разных стадиях эволюции, по методу, выдвинутому ещё в 18-м веке Гёте, сравнением, например, деревьев одного вида, но разного возраста. Для рельефа это относительно легко, благодаря его обозримости, а Дэвис был выдающимся наблюдателем и мыслителем.

Его исследовательский материал был огромен, а модели циклов, при глубине принципиального содержания, были не голыми абстракциями, но сущностными, насыщенными живой реальностью. Стадийность была одним из важнейших критериев Дэвиса. Определяя её по конкретным чертам рельефа и процессов, Дэвис, обобщая, выделял стадии по степени и формам организации цикловых систем. Дэвисом, с участием его последователей, были разработаны схемы циклов: главного флювиального (проще - речного; по старой терминологии - эрозионного), карстового, морского берегового, горноледникового и пустынного. Опорным (и принципиально самым содержательным) является пример плоскогорья, расчленённого молодыми (и/или омоложенными) долинами; пример «большого цикла» - снос горной системы масштаба Тянь-Шаня и т.п. до слабоволнистой равнины.

Выдающимся качеством схем Дэвиса является охват ими всего цикла эволюции геоморфологических систем: от возникновения до конца - распада. В принципе, на основе схем Дэвиса большинство типичных форм рельефа и проявлений геоморфологических процессов можно «посадить» на соответствующие места в цикловых эволюционных рядах в пространстве и во времени - стадии. Дэвис предусматривал и различные варианты осложнения формирования рельефа, но подчёркивал, что разобраться в них можно, лишь следуя идее циклов. Стадиям циклов - Дэвис придавал названия детства, юности, зрелости (ранней, полной и поздней), старости и дряхлости. На критику этого, якобы - неправомерного, «антропоморфизма» Дэвис отвечал, что эта терминология - дело вкуса; и она может быть заменена нейтральным порядковым обозначением стадий, но сам упорно сохранял свою терминологию.

Он, очевидно, понимал полуинтуитивно (но пророчески верно!) глубокие связи неорганической и органической эволюции и значение концепции циклов, далеко выходящие за пределы лишь рельефа. Дэвис видел и предусматривал разнообразные варианты и осложнения его схем и подчёркивал, что любые случаи можно понять, лишь опираясь на идею циклов; и оценивал критиков как «нэрроу-майндед» (узкодумов). Его работы явились крупнейшим освещающим шагом в геоморфологии и, даже не будучи оценёнными и не используясь прямо, служили и служат как необходимая основа понимания поверхности Земли. Положения самого Дэвиса (хотя и не в современной терминологии) и дальнейший анализ цикловых геоморфологических систем исключительно богато раскрывают механизмы самоорганизации. Таковы соотношения обратных связей и явления скользящего динамического квазиравновесия, с перспективами дальнейшего их изучения. В науках о Земле концепция Дэвиса общеизвестна, но оценена (вернее - недооценена) лишь как специальная. Она, к тому же, подвергалась несерьёзной критике, а теперь считается, якобы, пройденным этапом.

Системологам же физического и философского направлений она, как и имя её автора, остаётся неизвестной. На самом деле она представляется наиболее разработанной до сих пор концепцией эволюции самоорганизующихся неорганических систем. По справедливости, Дэвиса следовало бы считать родоначальником системного изучения диссипативных систем. Более того, - большинство принципиальных положений его цикла представляются универсальными для самоорганизующихся систем.

Анализ конкретного содержания схем Дэвиса выходит за рамки данных тезисов; и здесь мы остановимся лишь на одном принципиальном аспекте его концепции, который, кажется, ещё никем не затрагивался.
Дэвис в своём эволюционизме вдохновлялся идеями Дарвина (который, в свою очередь, вдохновлялся идеями Ляйеля в геологии и геоморфологии). Дэвис сравнивал речную сеть с жилками листа растений; её не раз сравнивали с кровеносной и корневой системами. Основа тут ясна: это физическая схема потоков: главных, далее - их разветвлений и, наконец, связь их с поверхностью и/или массой. Однако аналогии неорганических и органических систем идут много глубже и дальше. Сходство стадийных характеристик столь разных явлений, как «рельеф» и «человек», подмеченное Дэвисом, поражает, как и сходство циклов с их стадиями. Внешне, мысль тут идёт от наглядного живого, а затем обращается к похожему, но более примитивному, грубому неорганическому. Но на самом деле эволюция шла, наоборот, от неорганического к органическому! Дэвисовские циклы протекали задолго до появления жизни на Земле. Первые же белковые молекулы с их совершенно новым сложнейшим строением и кодовыми цепями предельно отличались, например, от долинной сети. Но как макроформы - они, как и развившиеся из них простейшие организмы, были проще этой сети.

Лишь у высокоорганизованных позднейших организмов появились подобные сети внутренних коммуникаций. Более того: у первичной жизни не было таких закономерных циклов, как дэвисовские и похожие на них циклы развитых организмов. Получается так, что жизнь, переходя ко всё более развитым и крупным макроформам, осваивала «стандартные», физически обусловленные структуры, как бы «училась» у неорганической природы. Но ещё более важно - освоение схемы цикла с его фазами и стадиями, очерченными Дэвисом. В рельефе это сравнительно простая физическая схема срабатывания повышенного потенциала с относительно простой же энергетикой. В высших организмах эта схема введена в закодированную программу и осуществляется совершенно другими механизмами. Дэвисовская система «умирает», когда срезано повышение рельефа, организм же умирает потому, что это записано в программе его биогенеза. Он мог получать питание, энергетические ресурсы, но он умирает потому, что по внутренней программе он исчерпал своё назначение и eму отказано в дальнейшем восприятии этих ресурсов. Очевидно и рельеф, и живые организмы подчиняются Всеобщему Закону Эволюции, к ясному выражению которого и пришли высшие организмы, постепенно и совершенно по-своему.
Рельефообразующие процессы приходят к более глубокому, но также ясному выражению этого Закона сразу.


Эскиз системы законов организации и эволюции

 

Разработка такой системы крайне необходима. Однако она сложна и может быть выполнена лишь рядом попыток, которые одновременно будут и разработкой проблем Единой Теории Систем. Классификация этих законов не может быть одной иерархической колонной или рядом, но, как показала попытка автора, должна состоять из нескольких рядов. Главные: свойства материи и механизмы организации; второе - законы эволюции. Дело в том, что элементы первой колонны существуют не порознь, сами по себе, но различно сочетаются, накладываются друг на друга и также, по-разному, реализуются в эволюционных формах. При этом одни и те же элементы, в разных качествах, иногда повторяются в разных «клетках» классификации. Поэтому последняя и может быть представлена здесь лишь в виде эскиза. Здесь даётся следующая попытка.

Схема-классификация свойств, законов, факторов, механизмов
и эволюции материи-энергии (МЭ)


1. Всеобщие имманентные свойства материи-энергии
Неуничтожаемость. Самодвижение (единство материи-энергии. Энергия - движение материи). Дифференцированность. Связь (влияние, отражение, взаимность и т.д.). Биполярность (симметрия, асимметрия). Способность к переходам уровней и форм. Способность к самоорганизации и дезорганизации.

2. Факторы
Гравитация. Электромагнитные силы. Биологические, био-социальные, социальные, идеальные, сверхъидеальные (?).

3. Уровни организации
3.1. Микроуровни: субатомный, атомный, молекулярный, переходный микро/мезо-уровень больших молекул и коллоидов.
3.2. Мезоуровни разных порядков: от малых до средних тел и систем. Для Земли: от малых элементов рельефа и геологических тел до локальных структур и морфоструктур, подчинённых разделов и слоёв сфер.
3.3. Макроуровни разных порядков. Для Земли: структуры и морфоструктуры, от крупных локальных до мегарегиональных, крупные подразделения и разделы оболочек.
3.4. Мегауровни разных порядков. Для Земли: тела, структуры и морфоструктуры, от мегарегиональных до субпланетарных и планетарных, крупнейшие оболочки.
3.5. Космический: планетарный, гелео- и звёздно-планетарный, галактический, сверхгалактический.
3.6. Биосоциальный: биологический: от молекулярного до высших организмов и сообществ, антропологический, социальный, психический, идеальный, сверхъидеальный (?).

4. Превращения материи-энергии
Один из важнейших разделов теории систем и классификации! Подлежит разработке. Выделение основных форм превращений внутри и между уровнями организации. Главные «придержки»: (1) - гравитация как один из важнейших факторов Мироздания и универсальная «биржа» переходов в неё и в ней, а также из неё, - разных форм материи-энергии; (2) - два основных уровня: МАТЕРИЯ-энергия (корпускулярная форма, материя- энергоноситель) и ЭНЕРГИЯ-материя (волновая форма, движение - «носитель» материи).

5. Механизмы и связи
5.1. Главные механизмы. Полевые механизмы. Главный закон движения материи-энергии - Закон потенциалов: от высшего к низшему.
5.2. Вторичные механизмы. Притяжение. Отталкивание. Неравновесности. Потенциалы: величины, разности, градиенты (!). Равновесие, типы: стационарное, динамическое, квазиравновесие (в том числе - скользящее на разные уровни). Состояния: неустойчивые и устойчивые (квазиустойчивые). Принципы: наименьшего действия и Ле-Шателье. Критические пороги и бифуркации (по Пригожину). Линейность и нелинейность. Отбор (!). Потоки: направленные, циркуляции, встречные (от разных потенциалов на разных уровнях организации). Волновые процессы. Резонанс и диссонанс. Флуктуации.

6. Передача организации (трансорганизация)
Формула трансорганизации: результат = функции энергии и организации: источника (посылающего сигнал) - передатчика - приёмника. Неорганическая и органическая трансорганизация. Информация (в том числе - дезинформация) как частная форма трансорганизации.

7. Эволюция
7.1. Общие условия эволюции. Предопределённость и случайность, их масштабность (!): общее направление предопределяется главными законами (конкретно - Законом потенциалов), частные формы - в различной степени случайны.
7.2. Элементарные тенденции процессов и самоорганизации: дифференцированность - флуктуации - неравновесность - поток материи-энергии + когерентность - упорядоченность - ритм - автоволны - система.
7.2. Типы (циклы) эволюции.
7.2.1. Круговой (дэвисовский), В общей эволюции - спиральный. Восходящая фаза: заложение, рост, ведущие положительные обратные связи с подчинёнными отрицательными, формирование основной структуры систем с возможными альтернативными перестройками. Стадии: детства, юности. Переходная фаза: кульминация, сформированность устойчивой структуры систем, связи, преобладание стабилизирующих отрицательных связей, но ведущими в дальнейшей эволюции положительными связями, состояние динамического скользящего квазиравновесия. Стадия зрелости (ранней, полной и поздней). Нисходящая (дегрессивная) фаза. Стирание общего энергетического потенциала и ранее образовавшихся форм, с затухающим вниз скользящим квазиравновесием и редкими «забоями» с положительными обратными связями, обеспечивающими продолжение эволюции. Стадии: старости, с сохранением структуры систем, и слабеющей активности процессов; дряхлости - почти полного выравнивания потенциалов и форм, ослабления процессов и распад организации. Постумная фаза (как фаза общего цикла выделяется впервые). Пассивные реликтовые формы заканчивающегося цикла, влияющие на последующие циклы, обеспечивая преемственность организованности и общей эволюции (!) через активное использование этими циклами (тектонические структуры, реликтовый рельеф, коррелятные отложения).
7.2.2. Взрывной цикл - преобладание или полное господство положительных обратных связей. Стадии: заложение, рост, саморазрушение (взрыв), хаос и распад преемственности эволюции. Распространение обоих типов циклов. Круговой (по-видимому - основной) большинства сложных систем Земли. Взрывной - некоторые типы звёзд, магматические и вулканические процессы и, по-видимому, широко распространённые «малые формы»: напряжения, нарастающие и разрешающиеся разрывами и резкими деформациями и смещениями: сейсмические процессы, тектонические разрывы, сложные движения магматических флюидов, оползни, криогенные (мерзлотные) деформации.
......
8.1.3. Общая эволюция на примерах Земли, Солнечной системы и Вселенной. Проблематичная направленность цепи преемственных циклов. Усложнение организации Земли. Возможность появления высших форм организации жизни (!) в виде ветвей на неорганических диссипативных системах только на планетах, прошедших длительную эволюцию в диссипативной фазе. На космических телах в восходящей фазе жизнь невозможна. Появление биосферы. Уровни сознания: низший (обработка информации, условные рефлексы) - возможна искусственная имитация; средний (то же + элементарное творчество) - возможна частичная искусственная имитация; высший - эмоции и высокое творчество - имитация не возможна (возможны лживые подделки). Перечисленные уровни доступны научному исследованию. Высочайший (сверхъидеальный уровень) - проблема, недоступная научному исследованию; познание - откровение. Представляет сложнейшую (сомнительную?) проблему, пока затрагиваемую лишь религией.


Пояснения

 

Приведённая классификация - рабочая. В ней много спорного и недоработанного. Например, Закон потенциалов, может быть, надо перенести из «Механизмов и связей» в «имманентные свойства материи-энергии» и т.д. В раздел «Механизмов» «свалено в кучу» много разнородных явлений, которые, вероятно, надо «развести» по разным разделам, ввести новые разделы. Всё же, кажется, эта классификация показывает вчерне иерархию и соотношения разных условий и факторов организации и эволюции. Эта классификация может помочь определить изучаемое явление как систему или часть системы, действующие факторы, выделив из них ведущие, принадлежность явления к стадии эволюции системы и т.д. Как видно, классификация - не только «инвентарь» явлений, но частью также их истолкование. Короче, это рабочий документ, подлежащий использованию и совершенствованию. Здесь мы остановимся на некоторых проблемах, встающих в связи с этой классификацией.

 

Законы организации и эволюции и их действительность

 

Действительны ли намечаемые законы для разных уровней организации материи-энергии, можно ли распространять законы, действующие в макромире, на микромир и наоборот? Ведь притяжение и концентрация, а также формы систем в них резко, принципиально различаются. Вероятно, в значительной части можно. Ведь система может образоваться лишь прогрессирующей - до некоторого предела концентрацией, нуклеацией материи-энергии, с извлечением их из окружающей среды. Такие принципиальные, элементарные схемы, очевидно, действительны для разных (всех?) уровней. Конкретный же сравнительный анализ осуществления общих законов на разных уровнях - благодарная задача коллективной работы разных наук, освещаемая её общностью.

Мы возвращаемся здесь к Закону потенциалов. Обоснование, объяснение его - дело физиков; здесь он принимается как факт.

Констатация его как универсального механизма движения материи-энергии, организации и эволюции - первый шаг. Второй: объяснить, как он действует «передним и задним ходом», как механизм концентрации и восходящей фазы эволюции, и рассеяния, нисходящей фазы. Определение обоих противоположных механизмов как действие единого, однопорядкового закона движения материи дал философ Л.А. Петрyшенко («Движение материи в свете кибернетики», 1971). «Выворачивание» этого закона разными сторонами в разных фазах эволюции систем и обусловливает, по Петрушенко, бесчисленные циклы, составляющие общую эволюцию Вселенной. Этим Петрушенко (впервые, единственный?) дал решение «проблемы» 2-го закона. Однако, специалисты разных наук, завороженные шаблоном второй (дегрессивной) половины этого закона как, якобы, цельного закона, не заметили этой освещающей работы Петрушенко! Разбор её в литературе я не встретил и даже указание её в списках литературы единичны. Однако сам Петрушенко не рассмотрел конкретных механизмов этого закона и его «выворачивания» и не высказал определённых взглядов на направленность общей эволюции. Идеи Пeтрушенко заслуживают разбора, который дан в полном тексте моей работы. Очередной вопрос, на котором следует остановиться, это механизмы концентрации материи-энергии и затем на «выворачивании» Закона потенциалов на переходе от восходящей фазы к нисходящей.


Механизмы концентрации намечаются следующие ниже.

1. Притяжение. Концентрация этим путём происходит по Закону потенциалов: потенциал притягивающей силы у частицы, удалённой от центра притяжения больше, чем частиц центра; двигаясь к нему, удалённая частица может совершать работу. В этом процессе следует различать: простую концентрацию, самоусиливающуюся и качественно умноженную. Простая: идущая линейно, без изменений. Сaмоусиливающаяся положительными обратными связями - важнейший случай. Так космическое тело (Земля и др.), притягивая к себе частицы и увеличиваясь путём аккреции, усиливает своё притяжение. Качественное умножение - притяжение материала, несущего латентную энергию, которая может быть много большей энергии притяжения. Грубый пример: снаряд, скатившийся в овраг в силу гравитации и взорвавшийся, выбросив против силы гравитации массу земли, много больше собственной. К этому же типу можно отнести концентрацию путём притяжения в космических телах элементов и соединений, которые в космосе, рассеянные, не реагировали друг с другом. В глубинных же оболочках Земли, собранные вместе, при высоких температурах и давлении они выделяют латентную прежде энергию путём эндотермических реакций.

2. Волновые и автоволновые процессы.
Здесь условно объединяются сложные и различные процессы, которые сводятся к следующей схеме. Относительно равномерный поток материи-энергии в силу всеобщей дифференцированности материи-энергии, всегда является или становится несколько неоднородным. Неоднородность переходит во флуктуацию, которая, благодаря когерентности среды, растёт, приобретает ритмичность и переходит в волны сжатия (концентрации) - растяжения (обеднения) или в системы разрывов. Такие волны концентрации образуются при распространении горения, в пластовых ливневых потоках на склонах (благодаря этим волнам резко усиливается переносящая способность потоков). Этот раздел требует разработки с физиками.

З. Физические и физико-химические процессы концентрации энергии монотермической среды. Нетривиальное и перспективное рассмотрение этих процессов дано В.Г, Родионовым («Новые» идеи в естествознании», ЖРФМ, - Научный журнал Русского Физического Общества, № 1-12, 1996, с. 3-16). Здесь эта сложная и важная область не рассматривается.

 

Обращение Закона потенциалов на восходящую и нисходящую фазы

 

Это обращение является неотъемлемым элементом кругового (спирального) цикла и соответственно - цепи циклов общей (Всеобщей?) эволюции и соответственно одной из ключевых проблем Единой Теории Систем. У меня нет исчерпывающего решения, но есть следующие соображения.

1). При всех процессах (как было сказано выше) происходит «томсоновское» рассеяние энергии, в том числе и при концентрации её. Так она рассеивалась при аккреционном образовании Земли, рассеивается при концентрации стока в цикле Дэвиса. Когда стирается потенциал основной системы, с момента перехода её эволюции из восходящей фазы в нисходящую, очевидно, рассеивающая часть энергии начинает превышать часть, идущую на организацию системы (в цикле Дэвиса).

2). Исчерпываются материя и энергия в пространстве в сфере действия центра концентрации; например, космический материал - в радиусе эффективного притяжения формировавшейся Земли.

3). Исчерпываются конструктивные способности эволюционирующей системы в силу специфики её структуры, внутренних связей.

4). В концентрационной системе возникают условия превращения материи-энергии, обуславливающие перевес рассеяния её энергии (и материи) над концентрацией.


Принципиальный момент - для размышления

 

Концентрация в центрах и осях означает обеднение окружающей среды (богатому дастся, у бедного отнимется). Уменьшение потенциала притягиваемых частиц означает увеличение общего потенциала центра концентрации и контраста его с окружающей средой и возможность обратного движения материи-энергии - уже не рассеянных частиц, а целого центра. В таких оборотах - «перпетуум мобиле» систем в космическом масштабе (через звёздно-планетарный),- очевидно, решающую роль играют превращения материи-энергии в звёздах (и планетах) - в их центрах, с гравитацией в качестве «СКВ» - средства всяких обменов.

Эволюция

 

Отчётливо выступает развитие по спирали (идея Гегеля на новом уровне): цепочка круговых циклов (по типу Дэвиса). Каждый новый цикл - на другой основе, с элементами наследования прежних циклов (Дэвиса упрекали за «вечное повторение» его циклов. Нa самом деле сохраняется схема, реальные же циклы протекают каждый раз по-разному, соответственно общей эволюции Земли, как это отчётливо показывают примеры и рисунки Дэвиса по подлинным циклам).

Каждый цикл вносит новое в цепочку (спираль) эволюции. Системы отмирают, но в течение своей активной жизни они возбуждают образование дочерних, вторичных систем, которые могут продолжать жить и после отмирания породивших их систем. Цикл системы - жизнь не только её самой, но и изменения, которые она вносит в среду (другие системы). Это коэволюция.
Тривиальный «2-й закон» (полузакон выступает не как дамоклов меч «общей деградации», но как необходимое звено эволюции (коэволюции). Во-первых, в течение диссипативной фазы образуются диссипативные системы. Во-вторых, стирание по этому полузакону систем в конце цикла является не насильственной, но естественной их смертью, после того как они исполнили своё назначение в коэволюции. В третьих, - это стирание освобождает место для образования новых систем, как правило - с сохранением реликтов стёртых систем и дочерних систем.

Органические системы с их спиральными молекулярными структурами, явились совершенно новым типом. Эти структуры обеспечивают память, изменчивость (нового типа), возможность системам оперировать с моделями других явлений, сознание и творчество. Но в своей программе, эакладывающейся кодом молекулярной структуры, живые системы, приобретая всё более крупные и сложные макроформы, закладывали общую форму цикла, вписываясь во ВСЕОБЩУЮ ЭВОЛЮЦИЮ МИРОЗДАНИЯ, в которую уже раньше вписывались многие неорганические системы с совершенно иными, простыми механизмами.

ЗАКОН ВСЕОБЩЕЙ ЭВОЛЮЦИИ и её направленность пока неизвестны.

 

Классификация систем (рабочий вариант)


Квазисистемы («как бы»)
Генетически несостоятельны, вторичные, пассивные. Аддитивные, с элементами механической регулярности, без запаса собственной энергии для самоорганизации (возможны примитивные формы) и способности к циклам эволюции. Пример: слой отсортированного материала, отложенного рекой. Искусственные системы имеют широчайшее распространение (сортировка материалов, изделий по механическим принципам).

Парасистемы («около»)
Генетически самостоятельны, самоорганизуются из ограниченного количества закономерных элементов, способны к обмену и количественному однообразному росту, но не к циклам эволюции. Кристаллы, кристаллические породы.

Ортосистемы («настоящие»)
Соответствуют интегральным динамическим системам других классификаций. Способны к сложной самоорганизации, обменам и циклам эволюции и образуют ведущий «ствол» ВСЕОБЩЕЙ КОЭВОЛЮЦИИ. морфологически центрального, планетарного, древовидно разветвлённого и других сложных типов. Большинство сложных систем Земли. Предыдущее изложение проблем Закона потенциалов, общих законов организации и эволюции материи-энергии и др. - всё это относилось к ортосистемам.

Потоки и волны
Они образуют элементы внутренних связей систем, внешние и сквозные их связи; и могут быть в известной мере самостоятельными. Это специфическая группа явлений, подлежащая разделению и изучению типов связей с вышеперечисленными типами систем.

Системы Земли
Земля находится в диссипативной фазе эволюции, в стадии зрелости, возможно - ранней (нужно подчеркнуть, что подсистемы сложных систем, как правило, имеют свои циклы эволюции, часто не синхронные. Поэтому стадии эволюции по разным показателям могут выглядеть различно). Зрелость эта характеризуется тем, что основные структуры Земли сформировались, а процессы существенно определились и носят характер скользящего квазиравновесия (с ведущими неравновесными «забоями»). Структуры: зонально-концентрические оболочки и решётки разломов. Существует взгляд, что основа концентрического строения - железное ядро и нижний слой мантии - заложилась уже при аккреции. Расслоение же мантии и образование коры - когда плотное тело Земли уже сформировалось. Эти процессы, значительно ослабленные, ещё продолжаются.

Они диссипативные и связаны с миграцией энергии из глубинных оболочек к поверхности Земли и рассеянием её в космос. Основной источник энергии, по-видимому, - сжатие тяжёлых глубоких оболочек и освобождение гравитационной энергии и переход её в тепловую. За счёт этой энергии может происходить расширение верхних лёгких оболочек с увеличением (меньшим - в общем балансе) их гравитационного потенциала и объёма Земли. Происходит также незначительное рассеяние вещества Земли дегазацией. С ранних этапов эволюции сформировавшейся Земли началось образование и радиальных структур - глубинных разломов с подчинёнными разрывными нарушениями. Их механизм: изменения общей формы и объёма Земли и ротационные, связанные главным образом с суточным вращением Земли. Периодичность геотектогенеза и, в частности, - активизации разломов связывают с изменениями гравитационных полей при обращении Солнечной системы по галактической орбите. Солнечная энергия (инсоляция) - рассеивающая (!) - является источником энергии поверхностных процессов Земли, вместе с её собственным теплопотоком и ротацонными механизмами. Рассматриваются вопросы о передаче энергии вращения и внутренних процессов Солнца - Земле, через гравитационное поле, а также рассматриваются вопросы наращивания массы Земли инсоляцией, переходящей в корпускулярную форму. Дискуссионны вопросы о роли электромагнитных процессов в аккреции Земли. Активность продолжающегося «совершенствования» самоорганизации Земли значительна. Она проявляется в мезо-кайнозойской активности: образовании и расширении океанических впадин и окраинных морей и поднятиях континентов с горообразованием. Глобальная сеть зон рифтогенеза - существенно растяжений зон разломов - убедительно указывает на увеличение объёма Земли.

Эволюции самой Земли соответствует и стадия её изучения - «ранняя зрелость». Зонально-концентрические оболочки Земли давно установлены, но их строение и особенно процессы их ещё мало изучены и в них открываются новые важные черты. Лишь в последние десятилетия были признаны и усиленно изучаются глобальные решётки разломов и их системы; также лишь в последние годы открыто повсеместное распространение и значение, как неотъемлемого явления тектоники, - так называемых структур центрального типа - особенно активных «колодцев» в мантию - каналов усиленной восходящей миграции энергии и вещества из глубин к поверхности Земли. В стадии острой дискуссии, но ещё не синтеза, находится фундаментальная проблема масштабов горизонтальных движений глыб верхних оболочек: от бесспорных перемещений в десятки - сотни километров до «плавания» на тысячи километров. Пример наклона земной оси, вызывающего годовые смены сезонов, показывают - как такие простые изменения геометрических и физических параметров планетарных движений могут вызывать сложнейшие следствия: образование и динамику разностей энергетических потенциалов и бесчисленных геологических, ландшафтных и далее - биосоциальных подсистем. Системы и подсистемы Земли представляют множество примеров преимущественно спиральных циклов и квазинепрерывности с дискретностью, которую можно объяснять разрешением напряжений по взрывному типу: тектонические разрывы, атмосферные фронты и тому подобное.

Исключительно сложны системы Земли, связанные с биосферой, и особенно - с человеческим обществом. Здесь затрагиваются два примера. Первый - почвы. Системологами они (и соответственно - почвоведением) и не оцениваются как пример перехода-смыкания неорганического и органического начал в образовании и эволюции почв как систем.

Второй пример - добро и зло в человеческом обществе и соответственно его добрых и злых систем. Первые - симбиоз, вторые - паразитарные разных уровней: от эксплуатации до истребления, насильственной смерти других систем, как условии собственного существования.

Сейчас извечная борьба добра и зла доходит до проблемы дальнейшего существования и прогресса или, напротив, - самоубийства всего человечества. К этому приводит ускоряющийся научно-технический прогресс. В моральном обществе он в целом представляет благо (хотя требует экологического регулирования), в аморальном криминализированном обществе, - ядерная технология, информационные сети, генная инженерия, «виртуальная действительность» и т.д., - всё это может стать смертельным оружием деградации и взаимоистребления людей.

Теория систем - не спасение человечества, но средство, чтобы понять: кто мы есть (кто есть кто среди нас), что мы делаем и что надо делать.


Москва. 7 апреля 1997 г.


Пиотровский Михаил Владимирович, - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Кафедры геоморфологии МГУ, почётный член Русского Физического Общества (1996 г).

Опубликовано: журнал ЖРФМ, 2002, № 12-12, стр. 11-28.

 

 

 

« назад

Журнал Русской Физической Мысли
Журнал Русской Физической Мысли

Ссылки: