П.Г. Кузнецов и проблема устойчивого развития Человечества в системе природа—общество—человек

10. Кто открыл закон сохранения мощности как общий закон природы?

П.Кузнецов многократно отмечал, что Лагранж в 1788г. установил этот закон в аналитической механике, Д.Максвелл с 1855г. использовал его при изучении Фарадеевых линий, Г. Крон с 1930-1968г. — в преобразованиях электрических сетей. И каждый из них использовал то или иное выражение закона сохранения мощности, записанное в той или иной частной системе координат.

В этом смысле все приведенные формулировки закона сохранения мощности являются частными. Все они есть проекция общего закона в частную систему координат:

У Лагранжа такой частной системой является механика;

У Максвелла — Фарадеевы линии;

У Крона — электрические сети.

П.Г.Кузнецов нигде не называл автора общего закона сохранения мощности. И это не случайно. Все известные представления есть то или иное количественное выражение общего закона в той или иной частной системе координат. Все они — представители общего закона.

Но что объединяет различные количественные представления одного и того же общего закона? Ответ на этот вопрос дал вопрос дал П.Кузнецов.

Их объединяет закон сохранения мощности как общий закон природы — утверждение о том, что качество с размерностью мощности является инвариантом в классе открытых систем.

До П.Г.Кузнецова была открыта количественная сторона универсальной меры — мощность. П.Г.Кузнецов открыл качественную сторону этой меры и показал ее связь с количественной стороной. Именно П.Г.Кузнецов представил меру мощность как общий закон природы, обладающий двойственной природой: качественной и количественной*.

Что это дает?

Это дает возможность представить общий закон природы как группу преобразований с инвариантом мощности. Все частные формулировки закона образуют группу преобразований, инвариантом которой является размерность мощности.

Появилась возможность переходить из одной системы координат в другую, не нарушая общего закона. Появилась возможность решать проблемы одной предметной области, используя знания другой предметной области, где эта проблема имеет лучшее решение.

Мы рассмотрели закон сохранения мощности как один из общих законов природы, открытых П.Г.Кузнецовым.

Если высшей целью науки является открытие законов природы, то необходимо признать, что открытие универсальной системы общих законов природы — является Великим открытием.

Именно это открытие и сделал П.Г.Кузнецов, опираясь и развивая философские, естественно-научные и гуманитарные идеи многих его великих предшественников.

11. Открытие универсальной системы общих законов природы

Законов природы в принципе может быть столько, сколько существует мер-величин. Но поскольку принципиальных ограничений на количество величин не существует, то и законов природы может быть бесконечно много.

Из того факта, что известные сегодня меры-законы можно пересчитать по пальцам, не следует, что открыты все законы природы. Их список будет пополнятся в ходе развития научной мысли.

П.Г.Кузнецов показал главное направление поиска.

Открытые им инварианты исторического развития Жизни показывают магистральное направление движения научной мысли во благо Человека и устойчивого развития Человечества в системе природа—общество—человек.

Прямолинейное формально-логическое мышление не может разрешить противоречие между «тождественным самому себе» и в этом смысле неизменным идеальным миром с «нетождественным самому себе», изменяющимся материальным миром.

Но каждый из нас является представителем обоих миров. В каждом из нас «зашито» как материальное, так и идеальное начало.

И поэтому каждый хочет понять: «Как все изменяется и в тоже время остается неизменным?». Этот философский вопрос Гегеля трансформируется на тензорном языке математики в задачу нахождения группы преобразований с инвариантом. Прикладной смысл этой задачи можно проиллюстрировать так. В обществе и природе со временем изменяется все: изменяется состав воды, воздуха, почвы, изменяется количество и качество товаров, их ассортимент, изменяются цены и ценности, меняются правительства, названия стран, политическое устройство и форм собственности, меняются общественные и индивидуальное сознание, меняется каждый человек, меняются представление о мире и себе. Неизменным остается только общий закон природы.

Можно прибегнуть к «дурной бесконечности» Гегеля и представить закон как разложение в ряд:

[L⁰T⁰]= [L⁰T⁰]t⁰+[L⁰T^-1]t¹+[L⁰T^-2]t²+…+[L⁰T^-K]t^K+…

Нетрудно заметить, что размерность LT-величины в каждом члене ряда изменяется, но общая размерность каждого члена ряда остается неизменной. Работает принцип: «Все изменяется и остается неизменным». По существу этот принцип Гегеля и был использован П.Кузнецовым при доказательстве последней теоремы Ферма.

Нас будет интересовать проявление общего закона в возникновении, становлении и развитии Жизни как космического явления.

Трудно себе представить, но решение этой проблемы П.Г.Кузнецов рассмотрел на всех уровнях Космоса: на микро, макро и суперуровнях, — показывая , что общий закон развития Жизни сам является одним из следствий закона сохранения величины с размерностью [L⁵T^-5]. Другим следствием закона сохранения мощности являются процессы неживой природы или, как их называл П.Кузнецов, — «явления Смерти».

Но оба явления Жизни и Смерти находятся под контролем общего закона сохранения мощности, имеющей размерность [L⁵T^-5].

Взаимодействия этих явлений и образуют все процессы Космоса. Решение проблемы Жизни и Смерти П.Г.Кузнецов начал еще в 40-х годах. Будучи девятнадцатилетним юношей и отбывая заключение в сталинском лагере, он имел возможность общаться с такими выдающимися личностями как академик В.В.Парин и Н.Ф.Федоровский.

Его внимание было обращено к классическому вопросу Ф.Энгельса: «Куда девается лучистая энергия? Как она начинает вновь функционировать?». Без ответа на эти вопросы не получается кругооборота и возникает противоречие между первым и вторым началом термодинамики. Это противоречие было подробно рассмотрено Кузнецовым в работе 1958г. Уже тогда П.Г.Кузнецову было ясно, что для ответа на этот вопрос нужно рассматривать движение энергии во времени. Но это движение и есть мощность. Но вскоре было обнаружено, что закон сохранения мощности не прописан в физике, хотя и использовался Лагранжем и Максвеллом. И тем не менее при изучении свойств таблицы LT было обнаружено, что величина с размерностью [L⁵T^-5] находится в правом верхнем углу таблицы и что она на данное время является наиболее общей из известных величин. Все другие величины могут быть выведены из мощности по определенным правилам.

Выше мы отмечали, что П.Г.Кузнецов гениально просто мог ставить вопрос «иначе», когда это было необходимо для «раскрытия сути проблемы». Вопрос Энгельса П.Г.Кузнецов поставил иначе:

1. Почему некоторые фотоны поглощаются, а некоторые не поглощаются?
2. Почему некоторые из поглощенных фотонов приводят к химической реакции, а некоторые дают только возбуждение молекул и теряются, передаваясь другим молекулам или излучаясь в виде люминесценции?

Ответ на первый вопрос довольно прост — каждая молекула поглощает те, и только те фотоны, которые соответствуют спектру поглощения этой молекулы.

Ответ на второй вопрос оказался связанным с радиационной теорией катализа А.Эйнштейна и частотой фотоэффекта.

Имеется кардинальное различие между поглощением фотона с частотой меньшей, чем частота фотоэффекта, и частотой, ее превосходящей.

Если частота фотона меньше частоты фотоэффекта, то мы имеем физический эффект нагревания. Если частота превосходит этот порог, то мы имеем дело с химической реакцией.

При этом, если мощность первого фотона (энергия активации с частотой фотоэффекта) меньше мощности выделившихся фотонов, имеет место самопроизвольная экзотермическая реакция с рассеиванием энергии. Если же мощность первого фотона превосходит мощность потерь, то имеет место вынужденная эндотермическая реакция с накоплением энергии.

Первый тип химических реакций сопровождается выделением энергии и является диссипативным процессом, а второй тип сопровождается поглощением энергии и является антидиссипативным процессом. Взаимодействие этих процессов охватывает весь спектр взаимодействий фотона с молекулой.

Эти физико-химические особенности процессов диссипации и антидиссипации послужили основой фотоники и резонансной теории явлений неживой и живой природы, научные основы которых были заложены П.Кузнецовым в начале 50-х годов, а первая публикация относится к 1958г.

С тех пор П.Кузнецов стал рассматривать весь Космос как целостный поток, включавший в себя три взаимодействующих волновых процесса:

1. Диссипативные процессы, ведущие к смерти.
2. Антидиссипативные процессы развития Жизни.
3. Переходные процессы или взаимодействие диссипативных и антидиссипативных процессов.

Такая позиция долгое время подвергалась остракизму, что потребовало от П.Кузнецова глубокой научной проработки на философском, математическом, естественно-научном и гуманитарном уровнях.

В нашей совместной работе «Природа—Общество—Человек: Устойчивое развитие» показано, что в соответствии с законом сохранения мощности диссипативные, антидиссипативные и переходные процессы описываются единым уравнением, но с указанием ограничений для каждого типа процессов. Все три типа процессов описываются одним уравнением, но с разными граничными условиями:

0 = P + G₁, где G₁ = G - N, [L⁵T^-5] при:

1. G₁ > 0 диссипативные процессы (рассеивание энергии);
2. G₁ < 0 антидиссипативные процессы (накопление энергии);
3. G₁ = 0 переходные процессы.

Диссипативные, антидиссипативные процессы и переходы между ними образуют всю совокупность сущностных процессов открытых неравновесных систем Космоса.

Речь идет о разных классах систем—процессов, находящихся в разных системах координат, принципиальное различие которых проявляется в смене знака направления их закономерных изменений во времени и пространстве.

В результате рассмотрения процесса обмена веществ в живой и неживой природе, общих и принципиально отличных свойств, самопроизвольных и вынужденных процессов П.Кузнецов приходит к выводу, что кажущиеся трудности в понимании процесса органической жизни проистекают из того, что органическая жизнь есть не предмет и не вещь, которую можно подержать в руках, а прежде всего процесс, включенный в естественно-исторический цикл эволюции Космоса.

Сохранение любого биологического вида, внутри которого идут как диссипативные процессы (рассеивание энергии), так и антидиссипативные процессы (накопление энергии), требует доминирования антидиссипативных процессов.

Он показывает противоположность доминирующих процессов обмена веществ в явлениях неживой и живой природы и приходит к выводу, что эволюция живой и неживой природы — это две стороны движения единого потока пространства—времени, где все изменяется и остается неизменным. Он показывает, что инвариантом этих процессов является закон сохранения мощности.

12. Инварианты исторического развития Жизни

Становится очевидным, что принцип устойчивого неравновесности Э.Бауэра и первый биогеохимический принцип В.И.Вернадского имеют явную связь и оба являются следствием закона сохранения мощности. Это становится особенно очевидным после рассмотрения П.Кузнецовым связи принципа Э.Бауэра с автоколебательными системами и перехода от классической термодинамики к электродинамике г.Крона.

Становится понятным, что эмпирическое обобщение В.И.Вернадского, принцип Клаузиуса и принцип Э.Бауэра являются проекциями общего закона природы в конкретной системе координат.

Этими системами координат и являются потоки с размерностью   [L⁵T^-5], т.е. размерностью мощности. В неживой природе поток лучистой энергии с указанной размерностью является шлаком, своеобразным отбросом дифференциации вещества. В явлениях органической жизни этот поток становится причиной, движущей силой. Под действием потока лучистой энергии возникает и развивается органическая Жизнь Земли. Из резонансной теории П.Кузнецова следуют две предпосылки происхождения Жизни: физическая и химическая.

Физическая предпосылка состояла в том, что при целочисленности отношений потоков возникли условия их резонансных взаимодействий.

Химическая предпосылка состояла в том, что создавались условия для протекания фотохимических эндотермических реакций, дающих возможность аккумулировать энергию Солнца и превращать ее в потенциальную энергию продуктов фотосинтеза.

Не исключено, что был момент в истории биосферы, когда количество живого вещества было минимально, а теперь 10¹³тонн. Имеет место «прогрессирующее увеличение свободной энергии живого вещества на протяжении 4-х миллиардов лет существования биосферы.

В ходе этого процесса и разрешается противоречие между смертностью отдельного индивидуума и геологической вечностью явлений Жизни в пользу неубывающего темпа роста потока свободной энергии как общего закона развития системы Жизнь в целом.

Существуют два условия развития Жизни как космического явления:

1. Необходимым условием является выполнение фундаментального неравенства: N > G.
2. Достаточным условием является ускорение роста свободной энергии за счет повышения эффективности полной мощности, то есть повышения скорости ее оборачиваемости с уменьшением мощности потерь на каждом цикле процесса.

Закон развития Жизни может быть представлен в разных проекциях, например, как волновой процесс, где каждый цикл обладает определенными свойствами.

В течении одного цикла происходит прирост мощности. При переходе на следующий цикл имеет место ситуация ускорения изменения мощности и нелинейного изменения частоты. Этот процесс можно представить как раскручивающуюся спираль, но можно представить и в другой проекции.

Закон развития Жизни можно представить и как разложение величины полезной мощности в ряд по степеням времени как независимой переменной:

, [L⁵T^-5]

где  — начальная величина мощности [L⁵T^-5];

 — изменение за t [L⁵T^-6];

 — скорость изменения за t² [L⁵T^-7];

 — ускорение изменения за t³ [L⁵T^-8].

Здесь мы хотели бы обратить внимание на три обстоятельства:

1. Бросается в глаза, что ряд расходящийся.

Однако в тензорном анализе с инвариантом мощности и спинорном методе Кузнецова—Пшеничникова существуют регулярные процедуры обращения таких рядов.

1. Легко заметить, что имеет место изменение скорости протекания процесса во времени, но качество процесса сохраняется, что фиксируется неизменностью размерности каждого члена ряда. Работает закон:                [L⁵T^-5]=const. Выполняется принцип Гегеля: «Все изменяется и остается неизменным».
2. Процесс является хроноцелостным. Здесь прошлое, настоящее и будущее связаны между собой, образуя целостность процесса сохранения устойчивой неравновесности во все времена.

Этот хроноцелостный процесс назван нами устойчивым развитием. Здесь имеет место сохранение неубывающего темпа роста полезной мощности во все времена:

, [L⁵T^-5].

Возможно и инверсное определение.

Развитие является устойчивым, если имеет место сохранение убывающего изменения мощности потерь во все времена:

, [L⁵T^-5].

Следствием этих определений является понятие неустойчивого развития.

Развитие является неустойчивым, если оно не является хроноцелостным. Здесь имеет место разрыв связей между прошлым, настоящим и будущим. В силу этого разрушается целостность процесса и возникает перманентно-целостный процесс. Имеет место ситуация, когда в течение одного периода развитие сохраняется, а в течение другого — не сохраняется.

Следует обратить особое внимание, что процесс развития, в том числе и устойчивого развития, имеет две стороны: качественную и количественную. Качественно, как и в общем случае, сохраняется размерность мощности, но при этом ее численное значение изменяется. Образуется спиралевидное движение активной (полезной) части полной мощности. Такому типу движения подчиняется и пассивная часть полной мощности. Однако инверсность полезной мощности и мощности потерь означает их взаимную компенсацию на протяжении всего процесса развития. Эта компенсация может происходить в том и только в том случае, если их движение по спирали происходит в разных направлениях (рис. 1.).

                                    G                                     t                                P                                                                                                                                                                         

           0

Рис. 1.

Закон развития, выраженный в понятиях той или иной предметной области является проекцией общего закона. Если в качестве системы координат рассматривается исторический процесс развития Человечества, то закон этого процесса является проекцией общего закона развития Жизнь.

Рейтинг публикации:

1

Комментарии (3) | Распечатать

Добавить новость в: