Системная самоорганизация материи

Итак, я еще раз остановлюсь на мысли, что цель познания не в том, чтобы установить законы Бытия, а в том, чтобы научиться правильно воспринимать Бытие. Это значит, что формальная модель не цель, а только средство этого, только способ видения мира. Предлагаемая модель может быть очень далека от истины, она, может быть, идет в разрез с существующими научными моделями, но основные требования, которые к ней здесь предъявляются - это объяснение с ее позиций максимально большого количества фактов и явлений, наблюдаемых в природе, и объяснение способа правильного восприятия событий действительности.

   Как известно, при физическом моделировании объективного мира всегда пытаются как можно дальше отделить (вычленить) самого наблюдателя от изучаемого явления. Единство мира, которое формируется нашим сознанием, требует также единства во всех создаваемых моделях, поэтому, выделяя наблюдателя из картины мира, мы совершаем шаг, который только расчленяет мироздание и дает половинчатую модель. Ввести наблюдателя изначально достаточно сложно. Но поскольку нам, прежде всего, нужно снять основные противоречия, которые мешают нам видеть единство мира, то наиболее лучшим способом для этого является объявить их изначально существующими. Поэтому в картину мира мы введем сразу и наблюдателя (субъект), и изучаемый им объект, т.е. установим существование субъекта и объекта в процессе мироздания на паритетных началах в качестве субъективной и объективной реальности. Два равновеликих начала, существующих и созидающих во Вселенной. Поэтому и процесс создания Вселенной должен включать в себя формирование обеих реальностей не только одновременно, но и зависимыми друг от друга. Следовательно, научное познание мира, которое предлагается в данной работе, вытекает главным образом из созданного нашим сознанием целостности мира, одновременно вмещающим в себя все его противоречия. Это как бы основной исходный тезис. Теперь можно определить единство мира, в том, что оно в начале выступает в виде гомогенного недифференцированного целого, а в конце - в некой форме интегральной структуры мироздания.   Строя новую концепцию, мы будем пользоваться основными понятиями теории систем, поскольку системность в мировоззрении - это одно из наиболее выдающихся достижений современной науки. Хотя эта наука молодая и находится еще только в стадии становления, но вместе с тем она дает способ изучения реальности в комплексном виде, т.е. в единстве. Будем считать, что система - это совокупность взаимодействующих, структурированных элементов, которые объединены для достижения конкретной цели, с помощью определенных функций. Рассмотрим особый класс систем, которые в основном определяют их развитие, т.е. класс самоорганизующихся систем.   Для того чтобы систему можно было бы назвать самоорганизующейся, она должна обладать рядом свойств. Главным свойством, при котором система может самореализовываться, - это умение выделиться из окружающего равновесия. Следующим свойством является ее способность при определенных обстоятельствах устанавливать новые качественные возможности, которые помогают такой системе выживать, т.е. сохранять целостность при любых неблагоприятных условиях. И еще одним из важных свойств такой системы - это умение преобразовывать внешние неблагоприятные условия под свои нужды и потребности.   Каждое из перечисленных свойств системы определяет в ней формирование определенных функций, при помощи которых она достигает тех или иных состояний. Изучая многочисленные примеры возникновения самоорганизации, т.е. порядка из хаоса, рассматриваемые в нелинейной динамике, можно выделить некоторые параметры порядка, которые являются необходимыми и достаточными для реализации самоорганизации в системе. Для того чтобы систему можно было бы выделить из однородного состояния, необходимо в ней определить признак, по которому это будет происходить. Дальнейшее развитие самоорганизации требует наличия двух разнонаправленных сил, которые могут создать напряжение или "конфликт" в образующейся системе. Эти силы, как правило, стремятся разрушить новую систему, но в том случае, если система способна реализовать новые возможности, она переходит в качественно иное состояние. В качестве иллюстрации этого положения приведу несколько классических примеров.   Например, на балку прямоугольного сечения положен груз, под действием груза балка сжимается, но остается прямолинейной. Начиная с некоторого критического веса, балка уже не сжимается, а прогибает в ту или иную сторону. Ей приходится "выбирать", куда прогнуться под действием случайных факторов. Под действием сжимающей силы, молекулы балки начинают сближаться к друг другу, смещаясь вдоль оси у. Уменьшение расстояния между молекулами вызывает увеличение сил межмолекулярного отталкивания. Возникают две разнонаправленные силы, которые стремятся разрушить систему. Появление подобных сил приводит фактически к возникновению конфликта в системе. Выбор здесь в том, что можно либо быть разрушенным, либо выбрать новое направление действия сил, в результате чего балка прогибается. Следовательно, у молекул, которые первоначально могли смещаться только вдоль оси у, появляется новая степень свободы вдоль оси х. Таким образом, можно сделать вывод, что в результате разрешения возникшего конфликта система может определить для себя новую степень свободы.   Второй пример связан с возникновением устойчивых вихрей Бенара в подвижной среде. Этот пример подробно изучен И. Пригожиным. Речь идет о следующей системе. В тонком слое жидкости поддерживается разность температур между нижней, подогреваемой, поверхностью и верхней, которая находится при комнатной температуре. При определенном градиенте температур возникают регулярные структуры, называемые ячейками Бенара. При этом в одной точке пространства молекулы поднимаются, в другой - опускаются, как по команде, хотя никаких команд, естественно нет. Фактически мы имеем дело опять с конфликтом, который связан с гравитацией и градиентом температур. Разрешением конфликта является образование новой структуры в пространстве, которая описывается возникновением новых взаимосвязей между молекулами. Такие связи называют дальними корреляциями. Можно привести еще ряд других примеров, в которых наблюдается появление нового элемента либо в виде новой степени свободы, или новой корреляции, способной сохранить систему от разрушения при наличии в ней двух сил, вызывающих конфликт.   Таким образом, сформулируем первые три положения, которые должны определять самоорганизующуюся систему.     Первый принцип назовем принципом самоопределения. Образование, развитие, становление систем не происходит на пустом месте, всегда этому предшествует какое-то исходное состояние, из которого система должна выделиться, реорганизоваться или переструктурироваться, и еще при этом заранее "знать", какой, в конечном счете, должен быть конечный результат.   За исходное состояние выбираем некую однородную, гомогенную, несвязанную субстанцию, находящуюся в состоянии равновесия по всем своим параметрам. Основным условием для образования новой системы является ее способность выделяться из окружающего равновесия, другими словами, происходит как бы ее выпадение из единства. Такое выделение можно начать с определения в себе некоторого исходного признака, по которому в дальнейшем протекают все процессы по преобразованию гомогенного целого в гетерогенные частности. Определив некоторый признак, исходная целостность, таким образом, устанавливает или закладывает как бы основную идею своего будущего выделенного существования.   Второй принцип - реализует идею существования выделенной целостности во внутренних противоречиях, это принцип нахождения двух противоположностей по выделенному исходному признаку. Этот принцип можно также назвать еще принципом дополнительности. В приведенных выше примерах они соответствуют двум противодействующим силам, способным организовать в выделенной системе конфликт.   При отсутствии внешних сил конфликт может быть создан за счет внутреннего признака. По установленному признаку определяются два его возможных состояния, максимальное, когда признак наличествует, и минимальное, когда признак отсутствует. Математически это можно выразить в следующем виде: наличие признака +1, его отсутствие - 0. Следовательно, две крайние противоположности одного признака определяют первичный дуализм системы, способной к преобразованиям.   Третий принцип осуществляет разрешение конфликта, который был создан двумя противоборствующими началами, определяемыми вторым принципом. Фактически третий принцип устанавливает качество нового третьего признака или новую степень свободы, которая образуется в результате объединения двух противоположностей, сформированных вторым принципом. В результате чего оба противоположных начала образуют новое состояние системы, которое, являясь неравновесным по отношению к окружающей среде, в то же время становится устойчивым, и способно к дальнейшему отстаиванию своей целостности.   Все эти принципы, о которых мы будем здесь говорить, имеют глубокий философский смысл. Поэтому по ходу изложения самих принципов, мы можем проследить их философское обоснование. Так очевидно, что второй и третий принципы обусловливают единство и борьбу противоположностей.   Можно считать, что совокупность трех первых принципов образуют некую идею или образ самоорганизующейся системы: 1.выделение из окружающего равновесия, 2.формирование двух движущих начал идеи самоорганизации и 3.создание их уравновешивающего начала. Причем второй принцип определяет неустойчивое неравновесие, а третий - устойчивое неравновесие.   Теперь рассмотрим следующие три принципа - 4, 5, 6, которые определяют форму для созданного образа или идеи системы.   Четвертый принцип организует форму идеи, которая фактически задает граничные условия ее существования. В результате чего у нас появляется содержание и форма любой самоорганизующейся системы, или точнее пока только идеи ее существования. Попробуем на примере показать, каким образом это может происходить. В качестве исходного ограничения выберем временной признак. На первом этапе идеи не было, поэтому форму существования определим как область небытия. На втором этапе идея появилась и происходит ее переход из области небытия в область бытия. На третьем этапе форма идеи должна приобрести некие локальные размеры, поэтому будем говорить, что идея перешла из области бытия в область существования, с наложением конкретных граничных условий по временному и пространственному признаку. Но теперь у нас появляются три различные формы существования идеи, которые будем обозначать определенной терминологией. Идея в области небытия представляет собой прообраз идеи. Идея в области бытия - образ идеи. Идея в области существования - "образец", эталон, стандарт. Хотя подобрать точное слово, правильно определяющее смысловую нагрузку "идее в области существования", было достаточно сложно. Но, тем не менее "образец - эталон - стандарт" наиболее точно отражают истинную суть вещей, т.е. то, что получилось в области существования, действительно представляет собой эталон, готовый и способный к дальнейшему преобразованию.   В результате того, что мы выделяем три формы существования идеи, которые представляют собой трехуровневую структурную иерархию, то и существование любой самоорганизации будет также подчинено аналогичной иерархии. Такие структуры в дальнейшем будем определять как надсистема, система и подсистема. Следовательно, ограничивающее начало как бы воплощается в организующее начало для содержания идеи. Структурная единица, состоящая теперь из совокупности надсистемы, системы и подсистемы, является индивидуальностью нового типа, из которой удален образ идеи. Новая индивидуальность представляет собой квартернер (от слова кварта - четыре, что указывает на четверичность ее происхождения)   Пятый принцип - это принцип, позволяющий любой образованной системе выделять внутри себя новые и новые подсистемы. Здесь как бы воплощаются в едином процессе все вышеперечисленные принципы, т.к. в любой выпавшей из равновесия системе можно найти два противоборствующих начала, уравновешивающий признак и определить граничные условия существования. Это дает возможность каждой новой индивидуальности бесконечно дифференцироваться по установленному признаку, образуя всякий раз новую целостность более мелкого масштаба, которая является составной частью предшествующей целостности. Подобная дифференциация единого целого на множество его составляющих назовем процессом развития внутрь, нисхождением или инволюцией. Поэтому будем считать, что инволюция - это путь нарушения первоначального равновесия, исходной симметрии, путь выпадения из единства, это способ выделения и образования бесконечного числа неравновесных систем.   Шестой принцип провозглашает процесс восхождения, т.е. эволюции. Это процесс интеграции частностей в единое целое. Причем интеграция происходит с сохранением всех ранее выделенных противоположностей, в результате чего целостность приобретает внутреннее дифференцированное содержание. Существенным отличием новой целостности от исходной, которая получается в результате объединения дифференциальных частностей, является ее новая внутренняя упорядоченная структура. Это значит, что внутреннее строение интегрированной целостности обладает более низкой энтропией.   Шесть перечисленных принципов образуют содержание и форму идеи организации любой системы. Можно считать, что это идея преобразования однородной, бессвязной неопределенности в разнородную и связанную определенность, другими словами, представляет собой идею организации гомогенного целого в целостность, выполненную на основе дифференциальной, упорядоченной внутренней структуры. Таким образом, все эволюционные процессы, т.е. процессы самоорганизации, определяются двумя главными факторами. Во-первых, это процессы интеграции, т.е. объединение частностей в единое целое; во вторых, эволюционные процессы должны сопровождаться понижением энтропии в системе.   Теперь попробуем образно представить шесть принципов в действии. В качестве примера предположим, что имеется некая плоскость, например, лист бумаги, причем без начала и конца, из которого вырезали круг - соответствие первому принципу. Получившаяся при этом дырка уподобляется отсутствию признака, а сам вырезанный кружок и есть выделенный признак. Теперь мы имеем два различных качественных состояния: первый - дырка, второй - вырезанный кружок. По 3 принципу "дырка" и "кружок" интегрируют и порождают новое качественное состояние, которое обнаруживает в себе свойства исходных начал. Это третье качество представляет собой "кружок", заполняющий "дырку", только в два раза тоньше, т.к. в нем половина от "дырки". При этом у нас есть еще и вырезанный "кружок", потерявший в весе в два раза, который оказывается делокализованным, т.е. за пределами дырки. Четвертый принцип позволяет определить временные и пространственные границы полученной "дырке". Пятый принцип подобную операцию по дифференцированию предлагает проделать неоднократно. При этом мы получаем каждый раз новый делокализованный "кружок", утончающийся в 2 раза, и истончающуюся систему "дырок". Шестой принцип дает нам возможность все поставить на свои места, соединив "дырки" с "кружками". Но полученная целостность уже обладает внутренней структурой, т.к. каждый локализованный, т.е. вернувшийся на свое место "кружок" уже не смешивается с остальными и имеет свою обособленность. Возможно, этот пример не совсем удачен, но все-таки он помогает наглядно представить, увидеть механизм действия всех шести принципов.   Из приведенного примера видно, что шесть начальных принципов предлагают концепцию эволюционного становления, но не развития. Жесткая интегральная схема причинно-следственных отношений обусловлена первопричиной (исходным признаком самоопределения - 1 принцип) и предполагает эволюцию как последовательное свертывание бесконечного множества, вложенных друг в друга, неуничтожимых дифференциальных частностей в виде разноуровневых систем согласно тому, как они были развернуты в процессе инволюции. Чтобы преодолеть подобную однозначность, внести в развитие систем элемент разнообразия, способность к творчеству, свободу выбора и ответственность за сделанный выбор необходимо ввести следующую триаду принципов, которая будет включать элемент случайности в своем развитии. Другими словами, главным условием теперь является замена однозначной детерминации на вероятностную детерминацию. Новая, более сложная система закономерностей с элементом случайной составляющей в конечном счете определяет такие физические законы для организации системы, которые обуславливают эволюцию как поступательное прогрессивное развитие, хотя и предопределенное в ходе инволюции.   Прежде чем перейти к следующей триаде принципов, нужно обратить внимание на то, что инволюция и эволюция в совокупности определяют потенциальную возможность существования обратимых и необратимых процессов как явлений, обусловленных причинно-следственной связью. Поэтому на этом этапе закладывается направленная взаимозависимость, устанавливающая однозначное соответствие между причиной и ее следствием. Причем обратимые процессы обусловлены характером инволюции, а необратимые - эволюцией, вместе с тем и сама эволюция становится необратимым процессом. Необратимость здесь возникает только лишь потому, что феномен эволюции является следствием, но никак не причиной. Эволюция - это некий обратный интеграционный процесс, которому предшествовала конкретная причина, породившая ее в процессе дифференциации, т.е. инволюции.   Седьмой принцип определяет функциональные взаимодействия систем между собой. В 4 принципе, устанавливающем иерархический принцип "надсистема - система - подсистема", между структурными элементами такой иерархии установлена однозначная зависимость, т.е. подсистема подчиняется системе, система подчиняется надсистеме. Теперь в 7 принципе устанавливаются по три функциональных признака, организующее взаимодействие между подсистемами и системой, между системами и надсистемой. Следовательно, мы выделяем здесь у системы 7 новых свойств: три - внутри, три - снаружи или иначе три низшие структурообразующие функции и три высшие управляющие функции, между которыми существует функция отражения, позволяющая отражать низшие функции в высших. Вследствие этого уже на этапе инволюции 7 принцип действует как ограничивающее начало, которое запрещает по одному признаку проводить дифференциацию более семи раз.   Чтобы обозначить все эти функции, еще раз вспомним, что все эволюционные процессы определяются двумя основными критериями: во-первых, это интеграционные процессы, т.е. объединяющие частности в единое целое, а во-вторых, эволюционность процессов должна непременно сопровождаться понижением энтропии в системе. Следовательно, 7 принцип позволяет нам сформулировать семь функциональных свойств, которые необходимы развивающейся системе, чтобы участвовать в эволюционных процессах, чтобы завершить процесс интеграции. Будем считать их основными аспектами движущей силы эволюции.   Поскольку для участия в эволюции необходимо знать конечный результат, т.е. предполагать хотя бы приблизительно, где и с чем интегрировать, представлять область, в которой необходимы преобразования по уменьшению энтропии, то к высшим управляющим функциям мы будем относить функцию целеполагания, функцию контроля и функцию управления процессами.

  -- Функция целеполагания предрешает развитие любой самоорганизующейся системы по эволюционному пути, который можно определить как интеграцию ранее продифференцировавших частностей в единое целое.  -- Функция контроля устанавливает между системой и надсистемой обратные связи, которые позволяют контролировать действия системы с позиции выполнения основных эволюционных задач.  -- Способность системы преобразовывать внешние хаотические потоки энергии в упорядоченное состояние, т.е. функция понижения энтропии в окружающей среде.  -- Способность системы к отражению включает в себя также воспроизводящую способность системы отображать устройство мира в своих внутренних структурах и представляет собой функцию информационного моделирования окружающей среды. Является промежуточной между высшими и низшими функциями.

  -- Функция автономизации характеризует саморегуляцию системы. Подобная функция саморегуляции или внутреннего самоконтроля определяется образованием внутри системы обратных связей. Образование обратных свя­зей не просто приводит к стабилизации параметров системы, но и обусловливает ее автономность. Одновременно с этим идет наращивание поведенческого разнообразия, т.е. система осваивает новые поведенческие функции, которые усиливают ее мобильность по отношению к разрушительному влиянию внешней среды.  -- Функция накопления энергии во внутренних связях. Эта функция обусловливает сохранение внутреннего равновесия и внешнего неравновесия с окружающей средой. Подобное неравновесие реально только в том случае, если образованная система будет открытой по отношению к окружающему миру, т.е. необходим постоянный приток сво­бодной энергии, поступающей извне. Таким источником служит, как правило, диссипативная энергия окружающей среды. Образование устойчивых внутренних связей сопрово­ждается наращиванием их энергетического потенциала, что в свою очередь определяет накопление упорядоченной энергии. Фактически такая функция преобразует энергию из несвязанного состояния в связанное, понижая тем самым энтропию поступающей энергии внутри системы.  -- Физическая функция определяет материальный носитель системы, т.е. совокупность элементов, которые, взаимодействуя между собой, образуют устойчивые постоянные связи. Другими словами, физическая функция обусловливает образование стабильных внутренних связей между элементами системы, которые становятся ее подсистемами. Эту функцию можно также охарактеризовать как функцию локализации системы в едином пространстве.

  -- Интегральная структура является единой для всей Вселенной и принадлежит только Вселенной.

  -- Любые отдельные объекты во Вселенной являются частями интегральной структуры.  -- В ходе дифференциации Вселенной в этих частях формируется пространственно- временной континуум этих объектов.  -- В интегральной структуре существует некая инвариантная часть, являющаяся единой для всех объектов Вселенной.  -- В интегральной структуре существует жесткая иерархия между ее частями с однозначным подчинением высшим составляющим структуры.  -- Подобная однозначная детерминация порождает нелокальный тип взаимодействия между системами, т.е. для любого объективного наблюдателя часть параметров всегда остается скрытой, т.к. находится за пределами локализации объекта.  -- Интегральная структура создается в ходе дифференциации единой первоначальной целостности, предполагает обратный процесс интеграции, для которого является универсальным планом, по которому будут развиваться все процессы эволюции, поскольку в интегральной структуре закладывается вся информация, происходящая на этапе инволюции.  -- В этом смысле можно считать, что таким способом интегральная структура "пассивно" управляет всем ходом эволюции, обусловливая целевой детерминизм эволюционного развития систем.  -- В связи с вышеизложенным интегральную структуру можно называть первичным информационным уровнем материи, в которой все связано со всем, и все содержится во всем.