Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Методические указания'
Методические указания содержат материалы, необходимые для студентов во время подготовки к семинарам по курсу "Основы экономической теории"....полностью>>
'Программа'
Программа «Защита прав призывников и мониторинг случаев нарушения прав граждан при проведении призывов на военную службу» реализуется в рамках Общест...полностью>>
'Литература'
Особенности лирики Фета. Анализ стихотворений. (По выбору) 9.Н.С.Лесков. Очарованный странник. Образ Ивана Флягина как праведника. 10.Ф.М.Достоевский...полностью>>
'Документ'
Конкуренция на рынке образовательных услуг вынуждает руководство высших учебных заведений перестраивать свои системы управления в соответствии с прин...полностью>>

Шевченко В. А. Универсальный природный цикл Общая информационно-энтропийная концепция развивающихся систем

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

На данный момент, когда наша Вселенная за миллиарды лет расширения после Большого Взрыва очень сильно остыла, признано существование четырех фундаментальных взаимодействий - сильное, слабое, гравитационное и электромагнитное. Согласно современным представлениям, все виды взаимодействий проявляются как разные только при сравнительно малых энергиях, а при больших объединяются в единое взаимодействие. Так, при энергиях порядка 102 ГэВ, что соответствует температуре 1015 К, объединяются электромагнитные и слабые взаимодействия1.

При энергиях около 1015 ГэВ (1028 К) сливаются сильные и электрослабые взаимодействия. Наконец, при энергиях около Ю19 ГэВ (температура - 1032 К) к ним, вероятно, присоединяется и гравитационное взаимодействие - происходит так называемое "великое объединение". В таком состоянии ни о каких различиях между веществом и энергией не может быть и речи, т, е. можно говорить о практически полном отсутствии структуры материи в точке сингулярности. К такому выводу приходит лауреат Нобелевской премии по физике С. Вайнберг. Он, в частности, пишет: "Если бы мы смогли взглянуть на Вселенную в ее начальной стадии развития, когда плотность энергии достигала колоссальных величин, единство всех сил природы не вызывало бы сомнений" [34]. Более сложная структура, иначе говоря, мир различий, начинает возникать в процессе расширения и охлаждения Вселенной,

Что же в настоящее время мы можем наблюдать, напоминающее по своему строению материю в первичном состоянии?

По данным современной физики вакуум по своей структуре сходен с первичным состоянием материи, не идентичен, а именно сходен, так как обладает сейчас несравненно меньшей плотностью энергии, поскольку основная часть начальной энергии была затрачена на образование структурных элементов Вселенной. А потеря части энергии привела к образованию структуры и в вакууме, что обусловило его свойство сверхпроводимость и. Вакуум определяет свойства элементарных частиц. Иногда, даже образно говорят, что на вакууме записаны законы природы.

А. Семенов так описывает современное состояние знаний о том, что называют вакуумом: "Оказалось, что закон сохранения энергии выполняется в квантовой механике лишь в среднем, и вообще энергия флуктуирует вокруг своего среднего значения. Если у нас есть какая-то система частиц, то энергия ее с течением времени может чуть-чуть увеличиваться и чуть-чуть уменьшаться. Причем на совсем крошечных интервалах времени изменения могут быть соизмеримыми с массой самих частиц, и на эти мгновения может появиться на свет новая частица. Для наглядности представьте себе волнующееся море, и где-то вдалеке среди волн то появляется, то исчезает фигурка одинокого пловца - так можно вообразить рождение частиц из ничего на очень короткое время. Правда, куда погружается пловец, мы знаем - в море, а вот куда исчезают и откуда рождаются частицы -неясно. Такие очень короткоживущие частицы, рождающиеся из кратковременных флуктуации энергии, носят особое название - "виртуальные" от латинского слова virtualis - условный, могущий проявиться" [125].

Вселенское облако виртуальных частиц (облако Хиггса) может пребывать в двух различных состояниях - "газообразном" и "жидком", которые имеют разную энергию, причем газообразное состояние в жидкое переходит с выделением энергии (так и обычный водяной пар концентрируется в воду).

Раньше облако Хиггса было "газообразным", не обладало свойством сверхпроводимости и все элементарные частицы имели нулевую массу. Потом "газ" превратился в "жидкость" с выделением огромной энергии - это был один из эпизодов Большого Взрыва. В нашу эпоху облако Хиггса пребывает в "жидком" состоянии.

Гипотеза о том, что протон, нейтрон и другие сильно взаимодействующие частицы состоят из более элементарных кварков, появилась на свет в 1964 г. Теперь эти частицы рассматривают, как особым образом упорядоченное кварковое поле, атомы - как особым способом упорядоченные элементарные частицы, молекулы - как упорядоченные атомы и т. д. Таким образом формируется представление об иерархии все более структурированных материальных систем, отражающих их эволюции - развитие в сторону увеличения сложности и структурной упорядоченности.

Прослеженная закономерность развития неживой материи - нарастание структурной упорядоченности - вполне приложима и к биологическим объектам.

Врач-патологоанатом и философ И. В. Давыдовский, проанализировав огромное количество наблюдений, писал: "Стремление к формообразованию и структурной упорядоченности - одно из основных закономерностей живой природы" [60].

Общая тенденция развития материи на всех уровнях проявляется в возникновении все более организованных уровней. Из хаоса большого рождается хаос меньший - возникает более упорядоченный, более специализированный, более сложный, а, следовательно, и более насыщенный информацией уровень организации.

Возникновение более высокоорганизованного уровня не механически, а диалектически отрицает предыдущий уровень, закономерности строения которого обязательно присутствуют в структуре первого уровня в качестве базисных, исходных. Так, в любом, даже чрезвычайно специализированном существе в любой момент его эволюции можно обнаружить свойства, позволяющие отнести его к определенному виду, семейству, роду, классу, типу, биоценозу, биосфере, живому существу, открытой системе, материальному объекту. Л. Поллинг считал, что живая материя хранит в своей организации достоверную информацию о своей собственной истории. Биологом-эволюционистом С. Э. Шнолем был сформулирован научный афоризм: "Биологические объекты - это концентраты прошедшего времени" [149].

Именно потому, что диалектическое отрицание предполагает "сохранение в развитии", проникновение в структуру объекта дает возможность познания все более общих объективно проявляющихся в нем законов строения, отражающих как индивидуальное, так и историческое его развитие.

В качестве примера приведем таблицу признаков Homo sapiens (Человека разумного) (табл. 1).

Объем мозга выше 900 см3 при очень сложном строений; прямохождение и группа признаков строения скелета, мускулатуры, топография внутренних органов, связанная с таким положением тела; резкие изгибы позвоночника, как рессоры развития седалищных и икроножных мышц; положение черепа, относительно длинный и очень толстый первый палец на руках, некоторые изменения в топографии и строение гортани (связанные со способностью произносить членораздельные звуки), резкое сокращение лицевого отдела черепа и увеличение мозгового; малый размер клыков; отсутствие гребней на черепе; развитие подбородочного выступа, специфическое распределение волос на теле; сильное развитие эротических зон на теле (губы, груди, ягодицы), два корня на предкоренных зубах.

Присутствие дуг, петель и замкнутых фигур в пальцевых узорах кисти, редукция хвостового отдела позвоночника укрепление таза посредством уменьшения числа грудопоясничных позвонков и увеличения числа крестцовых (4-5); грудная клетка бочкообразная; позвоночный столб с изгибами, грудина образована единой костью, короткая и широкая; характерная форма жевательной поверхности коренных зубов ("узор дриопитека"): последний (третий) коренной зуб самый малый по размерам; большое число извилин на полушариях головного мозга; полное перекрытие мозжечка полушариями головного мозга; заметное развитие лобных долей полушария головного мозга; присутствие четырех основных групп крови (А, В, О, АВ); мочевая кислота не превращается в илантоин, а выделяется с мочой; сравнительно крупные общие размеры тела; присутствие хорошо подвижной, развитой верхней губы, развитие мимической мускулатуры, значительное поредение волосяного покрова.

Ногти плоские; значительное развитие головного мозга, особенно больших полушарий; заметная редукция обонятельных долей мозга; присутствуют два верхних и два нижних вертикально расположенных резца; коренные зубы несут три и более бугров на жевательной поверхности; хрящевые кольца трахеи незамкнутые; матка простая; плацента гемохориальная, отпадающая.

Конечности хватательного типа - первый палец противопоставлен остальным; на пальцах имеются ногти; сосков молочных желез одна пара; ключицы развиты хорошо; кисть способна к пронации и супинации (лучевая кость свободно вращается вокруг локтевой); зубная система не специализированная с присутствием всех типов зубов; молочные зубы в процессе онтогенеза сменяются постоянными; глазница отделена от височной ямы и глаза направлены вперед; сезонность половой жизни отсутствует; обычно рождается один ребенок.

Развитие детеныша внутри организма матери; питание плода через плаценту.

Теплокровность; развитие молочных желез, служащих дли вскармливания детенышей; наличие волос на поверхности тела.

Развитие позвоночного столба; голова с развитым головным мозгом; наличие двух пар конечностей; развитие сердца на брюшной стороне тела.

Присутствие в процессе развития хорды: двусторонняя симметрия в строении тела; в процессе развития присутствие жаберных щелей в области глотки; присутствие в развитии дорсальной полой нервной трубки

Все явления, изучаемые биологией, образуют непрерывную цепь событий, и каждое последующее звено нельзя объяснить, не принимая в расчет предыдущее.

Именно "снизу вверх" (по таблице) происходит развитие организмов. Это было известно еще во второй половине XIX в. и вошло в науку под названием биогенетического закона Геккеля - Мюллера.

Эту таблицу можно продолжить и вверх и вниз. Ее можно также составить для любого материального объекта, не обязательно живого, для любой открытой системы.

Учение об уровнях организации материи лежит в основе большинства классификаций, применяемых в самых различных областях науки.

В этой главе нами рассмотрены несколько из бесконечного ряда примеров, свидетельствующих о том, что наиболее характерная черта эволюции объектов как живых, так и неживых - это последовательная смена их состояний от менее дифференцированных к более дифференцированным.

Глава 2. СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МАТЕРИИ,

СИСТЕМА КАК СТРУКТУРА,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ, ЭНТРОПИЯ, ИНФОРМАЦИЯ

"Взаимодействие является истинной causa finalls (конечной причиной) вещей. Мы не можем пойти дальше познания этого взаимодействия именно потому, что позади него нечего больше познавать" Ф. Энгельс, "Диалектика природы"

Цельной и общепризнанной общей теории систем до сих пор не существует и системный подход представляет собой область увлекательную, но не упорядоченную. Философская традиция рассматривать мир как единое целое, где все части этого целого взаимосвязаны и взаимообусловлены, уходит корнями в глубь тысячелетий, и каждая эпоха выражала эту идею в различных понятиях, соответствующих уровню развития науки.

В европейской науке современного типа системные идеи были сформулированы Р. Декартом и Д. Локком. Системность как стиль мышления нашла наиболее четкое выражение в теории познания И. Канта, а затем и в философии Гегеля.

Первая попытка обобщения системных идей подобного рода была предпринята философом и врачом А. А. Богдановым в книгах "Очерки всеобщей организационной науки" (1921) и "Всеобщая организационная наука. Тектология" (1922).

Основные положения общей теории систем сформулированы в 30-х годах Л. Бертоланфи. В ее дальнейшем развитии приняли участие как зарубежные (П. Акоф, М. Месарович, О. Ланге, В. Эшби, Н. Винер), так и советские (В. И. Вернадский, Н. А. Бернштейн, П. К. Анохин. О. С. Выготский, А. А. Ляпунов) ученые.

До настоящего времени не существует общепризнанного определения системы. Например, В. Н. Садовский [116] приводит тридцать четыре определения системы, используемых в различных науках. Что касается приводимого ниже определения, вошедшего во многие учебники, то оно, вероятно, наиболее широкое и непротиворечивое.

В современной биофизике сложилось мнение, что любая структура, которую мы выделяем из окружающего мира для описания с позиций термодинамики, называется системой [37].

Философский смысл этого определения состоит в том, что право выбора объекта описания остается за человеком. Тем самым в познание вносится субъективный момент. Однако, описывая структуру, представляющую совокупность взаимосвязанных элементов, мы отражаем характеристики этих объективно существующих пространственно-временных взаимодействий.

Кроме того, из этого определения следует, что понятия "система" и "структура" являются синонимами. Этого мнения придерживаются многие специалисты [31,37, 69]. "Структура, - пишет Е. Н. Елисеев,- выражает особенности состава и способ или законы взаимосвязей элементов в целостных системах. Задача структурных исследований и состоит в том, чтобы раскрыть взаимозависимость и взаимовлияние характеристик системы и ее составляющих" [63].

Структура - это определенная упорядоченность процессов взаимодействия элементов во времени и пространстве. Однако, чтобы охарактеризовать сложную, в частности, биологическую систему, одного понятия структуры не достаточно. Следующим важнейшим понятием является функция.

Длительная эволюция взглядов на взаимосвязь понятий структуры и функции увенчалась победой мнения, что "функция - это изменение структуры во времени" [131].

На заре возникновения в физиологии этой проблемы врач М. М. Руднев в 1875 г. писал: "Прежде делили все болезни на два класса; одни называли материальными, другие же - динамическими, т. е. болезнями силы без расстройства материи. Вся нелепость такой классификации в настоящее время всякому должна быть очевидна. Динамических расстройств быть не может, потому что никакая сила без материи не существует. Закон о единстве динамики и структуры может, по-видимому, рассматриваться как один из общебиологических законов (нормы и патологии). Этот закон лежит в основе принципа структурности" [131].

Следовательно, это разные стороны одною и того же понятия, только отражающие статическое (структура) и динамическое (функция) состояния системы.

Философскому анализу этой проблемы уделил значительное внимание в своих трудах академик АМН СССР Д. С. Саркисов; "Очевидна несостоятельность весьма распространенной аналогии между структурно-функциональными отношениями в живом организме и философской категорией содержания - форма, поскольку функция и структура представляют собой единое целое, в живом организме одно не существует без другого и никаких противоречий между ними нет и в принципе быть не может. Проблемы соотношения структуры и функции, рассматриваемой под углом зрения противоречивости этих двух начал биологических процессов, на современном этапе развития науки больше не существует. Если уж и проводить аналогии в философском плане, то в данном случае они должны строиться на сопоставлении соотношения структуры и функции не с категорией содержание - форма, а с тем, что мы вкладываем в понятие материя и движение". И далее:

"Любые, даже самые тонкие колебания функциональной активности, происходящие как в процессе нормальной жизнедеятельности организма, так и при его болезнях, всегда сопряжены с соответствующими структурными изменениями.

Сегодня no-прежнему считать, что "функция динамичнее, изменчивее структуры", что могут быть "функциональные изменения, еще не сопровождающиеся морфологическими" - это значит не только сходить с принципиальных материалистических позиций во взгляде на сущность процессов, совершающихся в здоровом и больном организме, но и игнорировать огромный фактический материал современной биологии и медицины" [117].

Наиболее современным и непротиворечивым является взгляд на системы как на объекты, представляющие собой неразрывное единство вещественной, энергетической и информационной сущностей.

Однако, если положение о единстве вещества и энергии прочно утвердилось в материалистической философии, то в отношении информации существуют различные точки зрения. Это связано с тем, что теория информации - быстро развивающаяся область науки и, естественно, это развитие сопровождается борьбой различных мнений.

В отношении информационной стороны действительности мы исходим из представления об атрибутивности информации, развиваемого в нашей стране членом-корреспондентом АН СССР М. В. Волькенштейном, а также некоторыми другими учеными.

Согласно этой точке зрения "Вряд ли существуют природные, социальные либо технические явления, в которых физические процессы переноса и преобразования информации не играли бы выдающейся роли. Более того, невозможно отличить, - не только теоретически, но и практически энергетическое или корпускулярное воздействие от последствий получения информации, заключенной в этом воздействии", - считает М. В. Волькенштейн [40].

"Энергия есть мера интенсивности движения, а информация характеризует его структурные свойства" - утверждает один из специалистов в этой области Е. А. Седов [120,121].

Следовательно, информация является необходимым компонентом любого материального проявления, связана с его организацией, количественно и качественно изменяется в процессе взаимодействия.

Столь значительная роль информации требует весьма четкого ее определения. Однако как раз по этому поводу между исследователями возникли серьезные разногласия. Теория информации относится к развивающейся и далеко не завершенной области науки, где новые подходы не только позволительны, но и в связи с неопределенностью основных понятий, крайне необходимы.

Причем история теории информации свидетельствует о том, что решить ее основные проблемы невозможно лишь с помощью чисто прикладных средств без раскрытия их философского содержания.

По поводу сложных проблем, связанных с понятием информация, остроумно высказался советский математик Л. А. Петрушенко: "Если Вы заинтересуетесь вопросом, что такое информация и найдете соответствующее определение в какой-либо из книг (что вообще говоря, трудно сделать, так как авторы их избегают давать такое определение), то можно с большой уверенностью утверждать, что другие авторы будут с ним не согласны". И далее: "Теория информации в кибернетике напоминает болото, поверх которого заботливыми руками математиков и техников настланы достаточно твердые доски. Ниже Шенноном и Винером насыпан плотный слой теорий и постулатов. Еще ниже находится мох догадок. И, наконец, там, совсем глубоко, - трясина гипотез, где абсолютно все шатко и сверкает ледяная вода таких широких обобщений и глубоких абстракций, которые еще не известны современной науке" [107].

В биологической науке информационная концепция организации также занимает центральное место, хотя само понятие организации не имеет четкого определения.

По свидетельству М. В. Волькенштейна, под термином "информация" в философии обычно понимают: свойство материальных объектов или процессов сохранять и порождать определенное состояние, которое в различных вещественно-энергетических формах может быть передано от одного объекта Л другому; степень, меру организованности какого-либо объекта (системы); в математике, кибернетике - количественную меру организованности какого-либо объекта (системы) [40].

Из приведенных определений следует, что понятие информация тесно связано с понятием система, а это вызывает необходимость детального рассмотрения последнего понятия.

Материя имеет системную организацию, начиная от частиц микромира и кончая видимой Вселенной. Системную организацию имеют также все вещественные структуры, экономические, социальные и психические явления. Все известные формы жизни тоже являются сложными самовоспроизводящимися и саморегулирующимися системами.

Все системы принято разделять на две категории: изолированные или замкнутые, и открытые.

Понятие изолированная (замкнутая) система весьма абстрактно. В реальном мире таких систем не существует - все реальные системы взаимосвязаны и взаимообусловлены. Эти связи могут быть сильными и слабыми, но они всегда присутствуют. Нельзя сделать систему замкнутой искусственным образом - она будет всегда испытывать тепловое и гравитационное воздействие других систем.

Живые организмы один из основоположников системного подхода, автор общей теории систем Людвиг фон Берталанфи. Отнес к классическим открытым системам, так как они существуют за счет постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой.

Понятие "открытая система", конечно, шире понятия "живое существо", поскольку, кроме биологических открытых систем, т. е. живых организмов, имеются также химические, физические и гидродинамические открытые системы, например пламя или струя воды. '' ''*

"Основное, что отличает замкнутую систему, находящуюся 'в1 состоянии внутреннего равновесия, от системы, открытой для потоков вещества и энергии, - это поведение во времени" [71]. Подобно водяному потоку, любая открытая система в каждый следующий момент является, по выражению Ф. Энгельса, сама собой и одновременно другой. Это составляет внутреннее условие ее существования "

Тут системный подход смыкается с информационно-энтропийным, позволяющим проследить систему в развитии.

Родоначальником этого подхода считают французского ученого-физика С. Карьо, сформулировавшего в 1029 г. закон, носящий название второго закона или начала термодинамики. Смысл этого закона заключается в следующем: "Каждая замкнутая система, то есть полностью изолированная и ничем не связанная с другими системами, стремится к своему наиболее вероятному состоянию. Таким наиболее вероятным состоянием является полный хаос" [72].

Возникла потребность измерять степень хаотичности системы, и в 1865 г. Р. Клаузис вводит в науку понятие "энтропия" как мера хаоса, а также предлагает формулу для ее расчета.

Затем австрийский ученый Л. фон Больцман связал энтропию с вероятностью и дал ей свою знаменитую математическую трактовку:

H = -Zp/togp/,

где Н - энтропия; Z р, - сумма вероятностей; р/ - вероятность данного состояния; log pi - логарифм вероятностей.

Создатель теории информации К. Шеннон установил связь энтропии с информацией и пришел к выводу, что если в системе нарастает количество информации, то энтропия, соответственно, уменьшается и наоборот. Эта точка зрения сразу же завоевала признание. Например, Э. Шредингер писал, что энтропия, взятая с обратным знаком, есть сама по себе мера упорядоченности [152].

Известный физик Л. Бриллюэн показал, что количество накопленной и сохраняемой в структуре систем информации (Д /) в точности равно уменьшению их энтропии (Л И) [30].

Анализируя взаимосвязь энтропии и информации, М. В. Волькенштейн отмечает: "Увеличение количества информации, содержащейся в системе, означает понижение ее энтропии. Это не формальная аналогия, а описание конкретных физических процессов" [39].

Такого же мнения придерживается и Дж. Карери: "С точки зрения статистической термодинамики, - пишет он, - порядок и беспорядок выступают как взаимно дополнительные концепции. Это означает, что рост одной из этих величин влечет за собой убывание другой. Концепция порядок - беспорядок образует "мост" между макроскопическими и микроскопическими подходами и позволяет эффективно описывать сложные материальные системы" [71].

Таким образом, понятия "энтропия" и "информация" дополняют друг друга. В дальнейшем будем придерживаться именно этой точки зрения.

Относительно условий возникновения и существования систем можно сказать следующее. Система возникает при любом взаимодействии отличных друг от друга потоков Вещества-Энергии-Информации. Взаимодействующие потоки должны различаться минимум по одному параметру. Например, в реке взаимодействие двух течений, отличающихся скоростью потока или направлением, рождает систему водного вихря. Аналогично, взаимодействие воздушных потоков рождает воздушный вихрь. В физиологии существует взгляд на организм как на метаболический вихрь - результат взаимодействия наследственной информации с вещественно-энергетическо-информационным потоком внешней среды.

Аналогия открытой системы и вихревого движения имеет давнюю историю.

Еще Демокрит говорил о том, что "Вихрь разнообразных форм отделился от Вселенной" и что именно "Вихревое движение произвело разделение масс материи и привело все в порядок" [94].



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Олег Бахтияров «Деконцентрация»

    Документ
    Техника деконцентрации внимания (дКВ) была разработана в 80-егоды в рамках программ подготовки операторов для деятельности в сложных, неопределенных и экстремальных условиях.
  2. Е. Ю. Прокофьева редакционная коллегия (3)

    Документ
    Ю. Прокофьева РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: А.И. Акопов (научный редактор); Т.Н. Андреюшкина (заместитель главного редактора); М.А. Венгранович (литературный редактор); Ю.
  3. С. В. Доронина, И. Ю. Качесова

    Документ
    Университетская филология – образованию: регулятивная природа коммуникации: Материалы Второй международной научно-практической конференции «Коммуникативистика в современном мире: регулятивная природа коммуникации» (Барнаул, 14-18 апреля 2009 г.
  4. В. С. Чураков (председатель редакционной коллегии)

    Документ
    П781 Проблема времени в культуре, философии и науке: сб. науч. тр. / под ред. В.С. Чуракова. (Библиотека времени. Вып. 3). – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006.
  5. А. Г. Войтов философия учебное пособие

    Учебное пособие
    Многие выдающиеся философы считали философию наукой о науке. Ее называли наукоучением, метанаукой (наукой о науке), а в западной традиции – эпистемологией (учением о знании) или философией науки.

Другие похожие документы..