проект:    архи.всё -> энтропия
   Характеристика самоорганизующихся систем
Центр Исследования Хаоса Энтропия
Архитектурный журнал
прессслужба


Лекции
Строительство

 

В природе не существуют и не могут существовать закрытые, изолированные от среды системы. Принципиально нельзя создать и искусственные закрытые системы. Целостные системы любых рангов, независимо от их происхождения, являются диссипативными самоорганизующимися структурами. Они могут формироваться и развиваться, если существуют системы с более высоким уровнем организации порядка и обладающие большими возможностями производства вещества и энергии. Все мироздание представляет собой сочетание самоорганизованных целостных устойчивых структур различных рангов. Солнечная система образовалась в результате упорядоченных потоков вещества и энергии и действия всеобщих законов развития материи; каждая из планет этой системы существует как упорядоченная самоорганизующаяся диссипативная структура, питающаяся веществом и энергией, поступающими от Солнца и из космоса; природная среда на Земле и др. планетах представляет собой упорядоченную саморегулирующуюся систему; отдельные части природной среды функционируют как целостные системные образования благодаря потокам вещества и энергии, вырабатываемым системами более высоких рангов. Одной из главных особенностей порядка является то, что он формирует не только порядок низших рангов, но и определяет развитие хаоса.
В развитии материи, вселенной в целом действуют два, на первый взгляд, несовместимых, противоположно направленных процесса. Один из них характеризуется вторым началом термодинамики - действием фундаментальной асимметрии в природе, объективно предполагающей движение к статическому равновесию, хаосу в виде так называемой “тепловой смерти”. Другой, в основном вследствие законов гравитационного и электромагнитного взаимодействия, предполагает обратное направление - к формированию порядка в виде самоорганизующихся целостностей - систем, в свою очередь способных порождать не только гравитационные и электрические силы, но и тепло, и связанную с системой энергию. В результате данного процесса осуществляется аккумуляция частиц в крупные космические тела: звезды, планеты, которые производят энергию и вещество, выделяемые в пространство, что предполагает образование новых системных целостностей.
Таким образом, в масштабе всей вселенной взаимодействуют два взаимообусловливающих потока вещества и энергии: поток, направленный на аккумуляцию вещества и формирование термодинамического потенциала, а следовательно, и порядка - F-поток (поток из среды); и поток, направленный на диссипацию энергии и вещества, - D-поток (поток в среду).
Среда. Если судить по высказыванию Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмова (1992), что “пятно самоорганизации блуждает по среде”, то в их представлениях среда - внешнее по отношению к самоорганизующейся структуре, и, следовательно, в данном контексте можно говорить об аттракторе структуры, но не среды. В самом деле, что выступало в качестве среды в период формирования солнечной системы и что для нее сейчас является средой?
В качестве среды, надо полагать, выступают всеобщие законы развития материи, в том числе и непознанные; их неаддитивное суммарное действие, по силе меняющееся в зависимости от расстояния и, может быть, времени, предполагает формирование или разрушение целостных структур - систем. Но законы порождаются взаимодействием элементов, образующих системы. Следовательно, в качестве среды выступают также вещество и энергия, исторгаемые по тем или иным причинам целостными структурными образованиями более высокого ранга, по сравнению с формирующейся структурой. Конечно же, надо различать внешнюю и внутреннюю среду. Критерием разделения их является пренебрежимо слабое проявление обратных связей между внутренней средой и внешней, т.е. тот же критерий, который позволяет разделять одноранговые целостные структуры. Если рассматривать протосолнечную туманность, то в качестве ее внешней среды выступали действия всеобщих законов развития материи, прежде всего закона гравитационного и электромагнитного взаимодействия. Внутренняя среда, применительно к данному примеру, занимает все пространство в границах действия солнечной системы. По существу внутренняя среда в данном случае - это пространство действия сил, обусловливающих потоки вещества и энергии в самой структуре системы и предполагающих ее сохранность и развитие. Внутренняя среда Земли и Луны, например, определяется границей, на которой их центростремительные силы равны. Естественно, что внутренняя среда определяется внешней.
Если говорить о самоорганизации социально-экономических систем, совершенно не схожих, на первый взгляд, с вышерассмотренными, то для них в качестве внешней среды развития выступают природные условия Земли в целом, как космического тела, находящегося во взаимодействии с другими подобными телами и с Солнцем. В этом случае внешняя среда обусловливается положением Земли и динамикой ее в солнечной системе, в какой-то мере - дальним космосом. Эту среду человечество не может принципиально изменить (например, не изменяемы наклон оси вращения Земли, скорость вращения планет вокруг своей оси и Солнца, расстояние от Солнца и пр.). Естественно, что внутренняя среда иерархична, но в любом случае она взаимодействует с внутренней средой любых других рангов через обратные положительные и отрицательные связи. Отсюда следует, что вся природа на Земле составляет единую целостную самоорганизующуюся систему.
Аттракторы и аттрактивные цели. Е.Н.Князева и С.П.Курдюмов (1992) называют аттракторами “...те реальные структуры в открытых нелинейных средах, на которые выходят процессы эволюции в этих средах в результате затухания в них переходных процессов” (с. 7). Подчеркивая это, они вводят понятие “структура-аттрактор”. При этом утверждается, что “...если система попадает в поле притяжения определенного аттрактора, то она неизбежно эволюционирует к этому относительно устойчивому состоянию (структуре). С определенного класса начальных возмущений системы (среды) имеют выход на эту структуру. ...Будущее состояние системы (среды) как бы притягивает, организует, формирует, изменяет наличное ее состояние. Будущее “временит” настоящее” (Там же). Таким образом, они полагают, что структуры-аттракторы являются реальностями и переход к ним детерминирован, для этого достаточно системе попасть в поле его действия; то есть аттрактор существует до того, как в его поле действия попадет система.
Однако структура-аттрактор - это возможная, вероятная реальность, если говорить о системах, естественным образом самоорганизующихся. Всякая самоорганизующаяся целостная система имеет свой собственный аттрактор - состояние, которое она вместе со средой формирует и которого она могла бы достичь, если бы все начальные условия внешней и внутренней среды были бы абсолютно постоянными в течение всего времени движения системы к своей цели. В естественных же условиях в системах на пути к аттрактору происходят некоторые случайные или вполне определенные события, которые немедленно изменяют аттрактор - аттрактивную цель. Так как события в развитии системы могут быть частыми и случайными, то аттрактивная цель блуждает и становится странной в том отношении, что она меняет свои координаты не только по времени, но и по пространству.
Аттрактивная цель - это цель, которая формируется в некоторый начальный момент взаимосвязанными событиями (процессами), объективно предполагающими направленное и необратимое развитие процесса к данной цели при сохранении условий (согласно Л.Гумилеву, субъективно). В качестве цели развития системы выступает обыкновенный детерминированный аттрактор, если условия, определяющие траекторию движения к этой цели, жестко контролируются и не меняются. Цель развития системы является индетерминированной, подвижной по координатам, если условия движения ее меняются, но так, что период смены условий оказывается достаточным для начала движения системы к этой новой цели. Тогда эта цель является странным аттрактором. В противном случае, при частоте смены условий, превышающей длительность формирования движения системы к цели, теряется возможность формирования порядка, упорядоченного движения, развивается хаос.
Аттрактивная цель выступает в качестве предела, по мере приближения к которому развитие системы затухает, процессы в системе стабилизируются, система в целом входит в режим установившегося, устойчивого развития, или динамического равновесия. Именно в силу этого некоторые ученые (Фукуяма, 1990) полагают, что на этом заканчивается история развития системы.
История развития системы. Развитие есть последовательная, необратимая и направленная смена упорядоченных событий, обусловливаемая причинно-следственными отношениями систем различного происхождения и ранга. Эта смена событий происходит в определенной среде, которая создается полем вещественно-силового воздействия систем более высоких иерархических уровней, развитие которых предопределяется взаимодействием всеобщих законов развития материи.
Если соглашаться с воззрениями И.Пригожина, Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмова, утверждающих, что “...без неустойчивости нет развития;... неустойчивость означает развитие, развитие происходит через неустойчивость, через бифуркации, через случайность”, то надо признать, что у солнечной системы в целом, как у любой отдельно взятой планеты, нет истории, потому что ее движение не сопровождается событиями, выводящими ее из равномерного периодического движения, потому что ее поведение детерминировано.
Лесной биогеоценоз не имеет истории развития, если он входит в климаксное состояние (состояние динамического, подвижного равновесия), так как в этот период его структура и ее морфологическое выражение подобны самим себе.
Социально-экономические системы потеряют историческое лицо, если все они станут богатыми (Фукуяма) или, видимо, одинаково бедными.
В данных умозаключениях, во-первых, совсем не учитывается характерное время и пространство развития целостных образований; во-вторых, выхватывается из всего цикла развития системы один только ее этап, стадия, а именно - переходный режим, часть ее периода развития в собственном характерном времени, когда действительно происходит кооперирование частей в целое, когда система формируется, растет, динамика ее изменений контрастна, очевидна, хорошо фиксируема.
Достигнув же динамического равновесия - состояния равновесного развития, системы меняются незначительно. Но это вовсе не означает, что прекращается развитие, движение. Оно существует, причем расходы вещества и энергии в этот период, при балансе на входе и выходе, достигают своего возможного максимума. Другое дело, что это состояние, являясь высокодинамичным, внешне выражается в стабильной форме, или в аффинных соотношениях параметров, характеризующих размеры, морфологию. Целостные системы в этом состоянии обладают наибольшей устойчивостью по отношению к внешним дезорганизующим воздействиям; они приобретают свойства гомеостатичности. И состояние этих систем является детерминированным, но потому только, что являются детерминированными условия, внешняя среда, организуемая системами более высокого порядка.
История этих систем продолжается, только она проявляется во внутренних событиях, внутренней среде, в мало заметных изменениях динамики, происходящих в соответствии с изменениями условий. Теперь состояние систем максимально приближается к своему аттрактору. Но совпасть с ним по своим координатам, в том числе по временным, оно (состояние) не может, так как аттрактор формируется и внешними условиями, внешней средой, и внутренней средой - потоками вещества и энергии, созидающими систему и дезорганизующими ее.
Пространственно-временное положение аттрактора может меняться медленно, если медленно меняются параметры среды, и скачками - в периоды катастроф.
Время в состояниях порядок и хаос. Время есть не что иное, как периодически протекающий (т.е. упорядоченный) процесс, например, колебательный или вращательный. Длительность любого процесса, история (последовательность событий, в том числе и хаотичное состояние) измеряются количеством колебаний (обращений вокруг оси и пр.), совершающихся в каком-либо другом процессе. В зависимости от цикла развития процесса используются различные меры длительности: световой год - расстояние, проходимое светом за год; земной год - расстояние, проходимое Землей по орбите вокруг Солнца за один период; день - один оборот Земли вокруг оси и пр. Если не было бы порядка, то не было бы и времени. В хаосе нет времени; его нет ни в динамическом, ни в статическом хаосах. Если допустить, что за границами мироздания существует “ничто”, то в нем не существует ни пространства, ни времени, и с точки зрения наших рассуждений, это есть не что иное, как статический хаос. И чтобы в “хаосе-ничто” возник порядок, к нему необходимо подвести энергию и вeщество, но в упорядоченном виде. Тогда только появится пространство и время.
В динамическом хаосе отсутствуют пространственные координаты; находясь в нем, нельзя определить и координаты временные. Они появляются, когда к динамическому хаосу подводится упорядоченный поток вещества и энергии и в нем начинаются периодически протекающие процессы.

  . страницы:
1   
>  
   
   
   
  . содержание:
       архи. трансформер ( развернуть и cвернуть )
      
  . архи.поиск:
  . архи.другое:
проект Которосль
  . архи.дизайн:
 
  Семён Расторгуев ©  рaдизайн ©


    © П.


    © 2007—2015, проект АрхиВсё,  ссылайтесь...
Всё.