аталог
ѕорталус
 рупнейша€ база публикаций

Ѕ»ќЋќ√»я есть новые публикации за сегодн€ \\ 28.06.17

¬ќ«ћќ∆Ќџ… ѕќƒ’ќƒ   ћќƒ≈Ћ»–ќ¬јЌ»ё Ѕ»ќЋќ√»„≈— »’ » —ќ÷»јЋ№Ќџ’ —»—“≈ћ — »—ѕќЋ№«ќ¬јЌ»≈ћ ћЌќ√ќћ≈–Ќџ’ ѕ–ќ—“–јЌ—“¬ ¬. ». ¬≈–Ќјƒ— ќ√ќ

ƒата публикации: 09 сент€бр€ 2015
јвтор: Ќ. ¬.  ј“ј–√»Ќ
ѕубликатор: јлександр ѕавлович Ўиманский
–убрика: Ѕ»ќЋќ√»я
»сточник: (c) http://portalus.ru
Ќомер публикации: є1441796754 / ∆алобы? ќшибка? ¬ыделите проблемный текст и нажмите CTRL+ENTER!


Ќ. ¬.  ј“ј–√»Ќ, (c)

найти другие работы автора

¬ последние годы про€вл€етс€ все больший интерес к теории спонтанного образовани€ регул€рных пространственных структур в сильно неравновесных системах различной природы с нелинейными св€з€ми элементов. ≈сли в классической термодинамике замкнутых систем энтропи€ может только возрастать, свободна€ энерги€ - убывать, вещество - перемешиватьс€, а информаци€ - тер€тьс€, то в открытых системах, через которые проходит поток вещества и энергии, соблюдение этих правил необ€зательно. –ассмотрим примеры таких систем и возникающих в них метастабильных упор€доченных структур:

1. √идродинамические, аэродинамические и термодинамические €влени€ в атмосфере и гидросфере «емли, образование солитонов, сто€чих волн, конвекционных и турбулентных €чеек. Ёти структуры существуют благодар€ непрерывному поступлению солнечной энергии. ¬ св€зи с выделением энергии при гравитационной дифференциации вещества и радиоактивном распаде в мантии «емли существует структура конвективных €чеек - потоков расплавленного вещества. Ёти €влени€ могут приводить к концентрированию энергии (свободной тепловой, кинетической, электрической) в локальных объемах вещества с последующим быстрым выделением: грозы, тайфуны, смерчи, вулканы, гейзеры.

2. –азделение смесей на компоненты - образование рудных месторождений и кристаллов при остывании магмы и гидротермальных растворов, разрушении гор. ќтметим, что при росте кристалла свободна€ энерги€ стремитс€ к минимуму, а энтропи€ в информационном понимании этого слова - к нулю, так как веро€тность обнаружени€ определенного атома в узле решетки стремитс€ к 1. ƒл€ кристалла характерен рост на "затравке" - случайно сформировавшемс€ кластере, который затем определ€ет рост кристалла.

3. Ѕиосфера, существующа€ благодар€ формированию молекул живых организмов с использованием матриц ƒЌ  в потоке инородного вещества и энергоносителей. Ётот процесс несколько сходен с ростом кристалла на "затравке", но "между симметрией живых организмов - живого вещества и кристаллических пространств, т. е. симметрией кристаллов мы имеем рез-

стр. 182

кое различие, не сводимое одно к другому" [1. —. 32]. —вободна€ энерги€ живого вещества, в отличие от кристалла, достаточно велика, ибо "основна€ функци€ тела белка- фермента - обеспечить преобразование, запасание и транспорт энергии без существенной ее диссипации. «апасание энергии означает, что система сохран€ет состо€ние с избытком свободной энергии (метастабильное состо€ние) достаточно долго" [2]. ¬.». ¬ернадский первым отметил, что "живое вещество биосферы характеризуетс€ огромной свободной энергией. ¬ неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только незастывшие лавовые потоки" [1. — 75].

»нтересное свойство живого вещества - аналоги€ с конструкцией. "¬ обоих случа€х весьма существенную роль играет информаци€, заложенна€ в структуру системы... ¬ случае макроскопических конструкций используетс€ информаци€, возникающа€ в эволюции человеческого общества. ¬ белках-ферментах используетс€ (в процессе биосинтеза) информаци€, возникша€ в эволюции биосферы" [2]. ћатематические методы, использующие информационный подход, примен€ютс€ при расчете биологических систем. ѕо мнению некоторых исследователей-математиков, "предпочтительны системы с экстремальным количеством морфизмов, или экстремальным количеством сохран€ющих систему преобразований.  оличество информации реальных состо€ний естественных систем экстремально. ¬ информационной формулировке экстремальный принцип перекликаетс€ с выводом о предпочтительности структур с максимальной информационной емкостью... »меетс€ в виду условный экстремум, дополнительные услови€ диктуютс€ законами, специфическими дл€ каждой исследуемой системы, например, законами сохранени€ энергии и вещества дл€ материальных систем" [3. —. 178]. »ными словами, биологическа€ система наиболее устойчива, если стремитс€ к максимальному увеличению содержащейс€ в ней информации, т. е. к увеличению суммарной массы, разнообразию клеток в каждом организме, упор€дочиванию св€зей клеток и молекул внутри организмов, св€зей внутри видов и межвидовых св€зей (взаимное поедание, симбиоз, паразитирование). јналогичные закономерности, видимо, определ€ют и биогенную миграцию атомов третьего рода (по ¬ернадскому), т. е. целенаправленное перемещение вещества животными и людьми.

4. ћозг человека и животных - специализированное устройство дл€ создани€ структур на химической и электрохимической основе, моделирующих реальный мир. ‘ормирование и обработка образов - это физический процесс, коллективное свойство достаточно однородных сетей, которые состо€т из сильно нелинейных элементов - нервных клеток. ƒл€ его анализа можно использовать теоретический аппарат, "выработанный в физике дл€ исследовани€ волновых €влений и структурных переходов в системах с большим числом идентичных взаимодействующих объектов". ¬

стр. 183

частности, предлагаетс€ использовать результаты исследований гидродинамической турбулентности [4, 5]. “аким образом, по€вл€етс€ возможность описывать на единой основе различные типы энергонасыщенных метастабильных структур - от турбулентных €чеек до мозга. ѕопытаемс€ рассмотреть более сложный объект - человеческое общество.

5. „еловек и сфера его де€тельности, или "ноосфера" ¬. ». ¬ернадского. ѕринципиальна€ сложность описани€ таких систем - отсутствие объективной числовой характеристики, невозможность точной оценки количества информации, содержащейс€ в живой структуре или созданной человеком конструкции.

√рубой оценкой устойчивости и упор€доченности социальной системы, т. е. ее массы и количества содержащейс€ в ней информации - от единичных продуктов труда до государств - издавна служат деньги. ќснова денежной системы - золото и редкие кристаллы - структуры, образовавшиес€ при геологических процессах с диссипацией большого количества энергии. ѕриродные энергозатраты на образование самородков золота €вл€ютс€ эталонными при определении затрат энергии, ресурсов и труда дл€ создани€ упор€доченных структур как в трехмерном наблюдаемом пространстве (техника, строительство), так и в информационном пространстве: наука, образование, искусство, степень социальной упор€доченности.  ритерием устойчивости системы при внешних воздействи€х и внутренних возмущени€х можно считать также скорость накоплени€ и обработки информации, так как при несвоевременной или неадекватной реакции даже больша€, богата€ и мощна€ структура может быть разрушена.

ѕотоки вещества и информации должны, в идеале, отражатьс€ потоками денег, что значительно упрощает моделирование системы. ѕодход на основе единого критери€ позвол€ет точнее сформулировать цели социальных структур (государства, предпри€ти€ и т.д.), прогнозировать их развитие. ¬ физике известны законы распределени€ частиц по энерги€м, при которых система устойчива - например распределение ћаксвелла дл€ молекул газа, ‘ерми дл€ электронов в твердом теле. ќтклонение от этих распределений, например в лазере, нестабильно и может привести к быстрой потере энергии.  ритерием "энергонасыщенности" людей и государств служат деньги, и известно, что при существенных отклонени€х от равновесных распределений возникают войны и социальные катаклизмы.

“аким образом, по€вл€етс€ возможность математического описани€ на единой основе всех вышеупом€нутых €влений и структур. ћатематический аппарат дл€ описани€ структур с нелинейными св€з€ми элементов - синергетика - бурно развивалс€ несколько лет назад [6, 7, 8, 9], и новые разработки в области теории нелинейных дифференциальных уравнений позвол€ют подойти вплотную к решению практических задач. ¬о многих публикаци€х [7, 8, 9, 10] привод€тс€ результаты исследовани€ одной из простейших систем такого типа - системы Ћоренца:

стр. 184

 

¬ы€влены некоторые свойства решений этой системы, например, что "в неустойчивых системах траектории распадаютс€ на пучки из экспоненциально сближающихс€ траекторий" [10], в св€зи с чем такой класс решений называют "странным аттрактором". ѕоказано соответствие таких траекторий пространству Ћобачевского. ѕоказано, что "неустойчивость динамических систем обладает замечательным свойством устойчивости по отношению к малым возмущени€м" [10]. ѕлодотворной оказалась иде€ "предельного цикла" ј. ѕуанкаре, когда система не приходит в состо€ние равновеси€, а совершает колебани€ вблизи некоторых точек. “акой подход позвол€ет описывать как турбулизацию, так и экосистемы (A.M. ћолчанов). ¬идимо, он может быть перенесен на социальные структуры. ÷елесообразной представл€етс€ и иде€ о взаимной синхронизации траекторий в синергетических системах [9], котора€ также приводит к пониманию аттракторов.

ћодели систем, включающие в себ€ термодинамические и информационные параметры, могут рассматриватьс€ только в многомерном и, вообще говор€, неэвклидовом пространстве. ¬ернадский первым ввел пон€тие о многомерности пространства планеты: "«емное пространство всегда есть физико-химическое пространство. ќчевидно, оно многообразно. ћногообразие это может вы€сн€тьс€ только научным наблюдением, и возможно, что мы можем выйти здесь за пределы эвклидовой геометрии, ибо все геометрии одинаково правильны и какие и? них про€вл€ютс€ в окружающей нас среде, мы не знаем. Ќатуралист, исход€ из школьной рутины, все врем€ мыслил о едином пространстве, но не о разных природных пространствах, не о состо€ни€х пространства. ќн не сознавал, что пространство нашей планеты и вообще пространства планет есть особые пространства, нигде, кроме планет, не наблюдаемые...  аждое природное тело и каждое природное €вление имеет свое собственное материально-энергетическое специфическое пространство, которое натуралист изучает, изуча€ симметрию" [1. —. 185].

ѕредставление о многомерном информационном пространстве, св€занном со структурами в наблюдаемом пространстве-времени, коррелирует с традиционными представлени€ми о сверхъестественных силах и их роли в мироздании: Ѕог - совокупность информации, хран€щейс€ в природных структурах, способствующей возникновению и существованию объектов с высоким содержанием энергии и информации. ƒь€вол - совокупность информации, хран€щейс€ в природных структурах, способствующей разрушению объектов с высоким содержанием энергии и информации. ƒуша - совокупность информации об объекте, вли€юща€ на развитие объектов в наблюдаемом и информационном пространстве.

стр. 185

¬ыводы и возможности практического применени€ указанных представлений:

ќценку "мощности" и устойчивости социальной структуры (государства, предпри€ти€, армии и их составных частей) целесообразно проводить по трем показател€м, определ€ющим ее объем в информационно-геометрическом пространстве:

- физическа€ масса (m), включающа€ в себ€ массу (количество) людей, животных, растений, продуктов питани€, массу продуктов труда (машины, сооружени€) и массу энергоносителей;

- объем информации, накопленной в структуре (I): научные знани€, степень социальной упор€доченности (политическа€ культура, идеологи€), образование, уровень технологий (в частности, вооружени€). –елигию, традиции, культуру можно считать компонентами идеологии;

- скорость производства и перемещени€ компонент физической массы (dm/dt), скорость и адекватность обработки информации (dI/dt).

¬се указанные показатели целесообразно оценивать в унифицированных единицах - деньгах. ƒенежна€ единица €вл€етс€ единицей объема в многомерном пространстве с пучками координат m, I, dm/dt, dl/dt.

“акой подход поможет в будущем более нагл€дно, в сжатом виде представл€ть информацию о социальных структурах и, соответственно, быстро принимать адекватные решени€. Ќапример, поражение ———– в холодной войне и его развал можно интерпретировать следующим образом: стремление централизованно контролировать все информационное пространство страны (планирование производства и потреблени€, идеологию, искусство, науку) привело к малой скорости информационных потоков и неадекватности принимаемых решений, т. е. произошел сбой в блоке (пространстве) dl/dt, затем - нарушение структуры dm/dt (производство, распределение) и распад идеологии. √осударство развалилось, несмотр€ на высокие m, I и dm/dt.

1. ¬ернадский ¬.». ’имическое строение биосферы «емли и ее окружени€. M., 1987.

2. „ернавский ƒ.—., ’ургин ё.»., Ўноль —.Ё.  онцепци€ "белок-машина" и ее последстви€ // Ѕиофизика. 1987. “. 32. N 5.

3. Ћевин ј.Ћ. Ёкстремальный принцип в теории систем и видова€ структура сообществ // ѕроблемы экологического мониторинга и моделировани€ экосистем. Ћ., 1978. “. 1.

4. ћихайлов ј.—. ‘изики задумываютс€ над механизмом работы мозга // ѕрирода. 1987. N 3.

5. Ћукашин ј.¬., ¬еденов ј.ј., ‘ранк- аменецкий ћ.ƒ. ‘изические модели нейронных сетей // Ѕиофизика. 1987. “. 35. N 5.

6. Ќиколис √., ѕригожин ». —амоорганизаци€ в неравновесных системах. M., 1979.

7.  адомцев Ѕ.Ѕ., –€занов ј.». „то такое синергетика // ѕрирода. 1983. N 8.

8. ’акен ’. —инергетика. M., 1980.

9. √апонов-√рехов ј.¬., –абинович ћ.». ’аотическа€ динамика простых систем // ѕрирода. 1981. N 2.

10. —инай я.√. —лучайность неслучайного // ѕрирода. 1981. N 3.

 

ќпубликовано 09 сент€бр€ 2015 года




© Portalus.ru, возможно немассовое копирование материалов при условии обратной индексируемой гиперссылки на ѕорталус.
¬аше мнение?