Инварианты Нелинейного Мира. Copyright © 2006 Попов В.П. All Rights Reserved

 

5.0 Инварианты нелинейного мира.

5.1. Интеграция эволюционных рядов.

 В главе 4 выявлены инвариантные элементы мировых организаций: эволюционные ряды (ЭРы), инварианты живой организации (ИЖО), триединство вещества, энергии и информации (ВЭИ). В настоящей главе продолжается исследование универсальных механизмов эволюционных преобразований. Покажем, что единственным механизмом  возникновения новаций является комбинаторика интеграции (И) и дезинтеграции (Д) ЭРов (Д – И технологии).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рис. 5.1.1. Д – И технологии синтеза мировых структур.

 

Согласно парадигме глобального эволюционизма Вселенная нестационарна. Мировой субстрат интегрирует элементарные, неделимые филаменты - «атомы» (глава 4.3), которые не могут быть разделены (дезинтегрированы) на части, поэтому любые изменения возможны только в направлении их интеграции. Итак, первые шаги эволюции начинались с интеграции неизвестных науке структур физического вакуума, и образования микромира. Эти процессы с достаточной подробностью известны благодаря физике. На рис. 5.1.2 представлена  схема самоорганизации Мира по  Д – И технологиям.

Первичные агрегаты могли оставаться неизменными, интегрироваться и (или) дезинтегрироваться. В составе нестационарной системы неизменность не может быть продолжительной.

Интеграция (слияние, присоединение, агрегирование) может создавать также неустойчивые образования, которые неизбежно распадутся (дезинтегрируются) на фрагменты. Фрагменты могут повторять акты интеграции в новых сочетаниях до тех пор, пока не появится некоторая устойчивая комбинация (структура).

Устойчивая комбинация образуется, если возникают отрицательные, стабилизирующие обратные связи (система управления гомеостазисом). Возникновение положительных обратных связей не позволяет системе стабилизироваться, «раскручивается» процесс роста, экспансии иногда с обострением [101]. Любой интенсивный рост неизбежно завершается дезинтеграцией и все повторяется по тем же алгоритмам.

Модель рис. 5.1.1 демонстрирует только небольшую часть мирового  пространства. Стрелки в разные стороны символизируют связи с другими зонами пространства. Потоки ВЭИ диффузные и направленные «перемешивают» структуры и процессы в невероятно сложную картину. Перемещаются галактики, звездные системы, туманности. Очевидно, взаимодействуют в первую очередь «соседи».

 

 

 

                                                                         Канат

                                                Шнуры

                          Нити

 

 Волокна

Рис. 5.1.2. Модель «плетения»  эволюционного ряда.

 

Вселенная сплетается из неисчислимого множества ЭРов. Каждый объект, каждая организация может быть рассмотрена как клубок ЭРов, как художественный фильм, одновременно ведущий линии жизни многих героев. Например, ЭР автомобиля складывается из линий жизни всех существовавших моделей и марок. ЭР человечества есть совокупный результат деятельности всех людей. ЭР семьи - это генеалогическое дерево. ЭР организма «сплетается» из ЭРов клеток, тканей, органов, конечностей и распределённых систем (кровеносная система, нервная и др.). Мозг человека – это миллиарды нейронов, каждый из которых имеет около 10 тыс. связей и не только с соседями. Если ЭРы далеко разнесены в пространстве и во времени, то они могут не  взаимодействовать. Например, появление жизни на Земле пока никак не влияет на появление жизни на других планетах. Очень сложную реальность представить одной моделью невозможно. Поэтому рассмотрим ещё одно обобщение (рис. 5.1.2).

Мировой субстрат по аналогии можно представить клубком шерстяных филаментов (см. 4.3). Из шерстяных волокон можно сучить нить. Из нитей плести шнуры. Из шнуров - веревки (канаты). Плетение символизирует взаимодействие (интеграцию) ЭРов. В каждой очередной скрутке возникают новые горизонтальные (поперечные) связи, поэтому шнур приобретает эмерджентные свойства. Шнур является анархической организацией, т.к. все нити равноправны. Однако шнур можно сплести из нитей неравноценных по свойствам (например, лен с лавсаном), тогда в каждой скрутке появится доминант (иерарх, лавсан), организующий систему свойств. Среди людей, например,  существуют доминантные царские династии, оказывающие наиболее сильное влияние.

 

 

 

 

 

                                                  

ЭР1

                                 

 

 

					Фотоны, нейтрино

 

 

 

 

 

          Рис.5.1.3. Нелинейная иерархия ЭРов

 

Если представить, что шнуры не только скручиваются (интеграция), но иногда и разветвляются (частично расплетаются, размножаются), то картина станет более приближенной к реальности. Ответвленные ЭРы  неизбежно входят в альянсы с другими ЭРами. Из шнуров можно сплести «макрамэ» - крупномасштабный аналог кружева. Полотна «макромэ» могут объединяться в многомерные композиции. На схеме 5.1.3 осуществляется иллюстрация изложенных теоретических соображений, показан «букет»  основных эволюционных рядов.

Основной эволюционный ряд ЭР1 (большая часть массы Вселенной) представлен  последовательностью: кварки – нуклоны – водородная плазма – звезды первого поколения [238]. Интеграция кварков создала нуклоны. Совокупности нуклонов образовали ядерную плазму. Из гигантских скоплений ядер водорода и гелия образовались звезды. Возможно, что свободных кварков уже не осталось (вошли в состав нуклонов). Нуклоны, плазма и звезды продолжают эволюционировать.  Не изменяются фотоны и нейтрино. В недрах звезд продолжается синтез тяжелых элементов (нуклеосинтез).

Когда ЭР разрастается до чрезвычайных размеров, то он теряет устойчивость и распадается на элементы (дезинтеграция), поэтому некоторые особо крупные звезды взорвались (дезинтеграция ЭРа), рассеивая в пространстве атомы. Не взорвавшиеся звезды продолжали прежний путь развития.

После распада первичных ЭРов, возможности эволюции расширились. Дальнейшая эволюция могла использовать процессы не только интеграции, но и дезинтеграции вещества, энергии, информации (ВЭИ). Последующая интеграция атомов привела к образованию молекул и межзвездной пыли. Из пылевых туманностей образовывали вторичные звезды и планеты.

На поверхности некоторых планет (например, Земли) интеграция (слияние, схождение, комбинация) некоторых полимерных молекул привела к возникновению живого вещества. Относительно недавно возник техногенный мир в результате конвергенции разумного и косного вещества.

Анализ схемы 5.1.3. опровергает общепринятое заблуждение, что белковая жизнь и человек являются верхними этажами иерархии Мира. Уровень ЭР4 (жизнь, человек) на рис. 5.1.3. не может претендовать на высший, т.к. белки занимает ничтожную долю пространства Вселенной и используют ничтожную долю материи. Маленький комочек живого вещества (плесень) на крыше небоскреба никто не станет встраивать в иерархию дома. Жизнь не включает в себя все мировые структуры (хотя бы звезды, галактики, планеты) и не влияет на их состояние, поэтому по определению не может быть высшим иерархом, т.е. управляющей подсистемой. Высшим иерархом является мировой субстрат, ибо от него «дует ветер эволюции», и в нём заложены все алгоритмы, управляющие развитием.

Количество материи в изолированной Вселенной должно быть постоянно. Если из этой материи ведется новое строительство, то масса новообразований не может превышать исходную массу Вселенной. Масса земной биосферы и техносферы не может превышать массы Земли (или массы земной коры). Каждая бифуркация отчуждает только часть массы материнской структуры. По этой причине более молодые ЭРы (рис. 5.1.3) содержат меньше вещества и энергии. «Фундамент» (ЭР1) самый массивный и энергоёмкий и менее разнообразный. По сравнению с ним белковое вещества (ЭР3) существенно разнообразнее, но ничтожно по массе.

По мнению Вернадского биомасса на Земле всегда была приблизительно постоянной. Появление новых видов живых существ происходило за счет «перекачки» биомассы из других подсистем. Масса первичного живого субстрата распределялась в биосфере по трофическим цепям, поэтому масса животных меньше массы растений, а масса хищников относится к массе их жертв как 1/10 [183].

Эволюция вещества (рис. 5.1.1) должна включать в себя также эволюцию энергии и информации т.к. они триедины (ВЭИ). Экспансия Вселенной сопровождается движением вещества субстрата (гл. 4.3). Макроскопические формы движения являются результатом интерференции движений субстрата.

Вещество мира существует благодаря когерентности движения частей субстрата. В ходе эволюции наблюдается усиление когерентности различных форм движения. Энергия человека представляет собой особым образом скоординированное движение атомов, молекул, фотонов, электронов и пр. Движение планет вокруг Солнца является результатом кооперативного движения космической пыли, из которой они образовались. Направленное движение поршня теплового двигателя рождается из хаотического движения молекул газа в цилиндрическом сосуде. С повышением плотности упаковки агрегатов вещества хаотичность движения уменьшается в последовательности: газ, жидкость, твердое тело. Движение клеток в колонии микроорганизмов стохастичнее. чем в составе организма. Движение плотной стаи рыб удивительно синхронно.

Давление молекул газа на стенки сосуда является следствием интерференции стохастических движений, а некогерентность создает флуктуации.

Однако стохастическая составляющая когерентных движений является «катализатором» эволюции. Под влиянием флюктуаций постоянно разрушаются одни связи, и возникают новые, что дает возможность системе плавно перестраиваться. Например, предмет на наклонной плоскости удерживается от скольжения консервативной силой трения. Сила тяготения стремится изменить ситуацию. Вибрация плоскости приведёт к скольжению предмета вниз, т.к. вибрация разрушает связи предмета с опорой, уменьшая силу трения. Очевидно, что флюктуации являются катализатором (ускорителем) изменчивости.

Однако вибрации (циклические процессы) могут иногда стабилизировать состояние организации. В вибрационной механике [103] известна задача с обратным маятником (карандаш, поставленный на остриё), который не падает, если осуществляется вибрация опоры.

Флуктуации (отклонения) являются неотъемлемым элементом гомеокинеза. Известно, что любое управление невозможно без отклонений. Реакция управляемой системы на отклонения является основой гомеостатирования и гомеокинеза. Намечается новое научное направление, которое по аналогии можно назвать «Флуктуационной механикой эволюционирующих систем».

Продолжая исследование ВЭИ эволюции, необходимо также проследить эволюцию информации (И). В главе 1.8 неоднородности субстрата отождествляются с атрибутивной информацией. Интеграция и дифференциация ВЭИ сопровождается изменением характера неоднородностей субстрата. Размер неоднородностей субстрата неизвестен, но очевидно меньше размеров электрона, т.к. электрон - это агрегат вещества субстрата. Размер электрона до сих пор неизвестен.

Эволюция атрибутивной информации происходит в направлении укрупнения неоднородностей. Уменьшается количество мелких неоднородностей, и увеличивается количество крупных. В совокупности общее количество неоднородностей уменьшается, т.к. для образования одной крупной структуры требуется несколько мелких.

Неоднородности (атрибутивная информации) могут переноситься потоками вещества на любые расстояния. Переносимую посредством ВЭИ потоков информацию называют оперативной информацией [1]. Примерами могут служить фотография, радиопередача, телеграф, телефон. Звук из воздуха может передаваться на другой носитель (воду) или твердое тело. Свет даже в отсутствии наблюдателя несет некоторую информацию о далеких галактиках, светилах, химическом составе космического пространства. Горные породы хранят информацию о направлении магнитных силовых линий магнитного поля Земли прошлых эпох. Рельеф поверхности Марса хранит информацию о былых временах, когда текли  реки, и существовала плотная атмосфера. Пример переноса информации от центра кристаллизации к периферии растущего кристалла приводился в главе 3.4.

Генетическую информацию можно считать оперативной. Жизнь является формой существования оперативной информации. Сравним интеграцию информации в живых и неживых системах.

Процесс интеграции неживых структур распадается на три актуальные стадии: сближение, перестройка, синтез интегральной структуры. Примерами могут служить слияние двух мелких капель воды, химические реакции образования новых соединений, столкновение астероидов с планетами, столкновение галактик и пр. Не всякое столкновение приводит к синтезу интегральной структуры, иногда происходит только изменением исходной структуры (например, автокатастрофа), которая начинает новое существование (процессы на свалке).

Интеграция эволюционных рядов живого вещества происходит по другой схеме. «Механическое» столкновение организмов не приводит к синтезу нового ЭРа. Синтез организма вначале происходит виртуально (слияние генов), возникает «план» будущего организма. По этому плану в недрах «старого» организма синтезируется новая сома. Сома является средством для сохранения и передачи генетической информации. Жизненный цикл сомы короткий, но ЭР генетической информация в ДНК существует сотни миллионов лет. Тело – это сменная «одежда» для генетической информации. Развитие генома осуществляется  посредством интеграцией генов родителей (при половом размножении) и рекомбинацией собственных генов (глава 3.1).

В главе 3.4 показано, что роль управления в ходе эволюции постоянно возрастает. Управление невозможно без циркуляции оперативной информации, следовательно, ЭР оперативной информации  постоянно развивается. Итак, в процессе эволюции постоянно возрастает роль оперативной информации. которая с появлением разума дополнилась «функциональной» информацией (отраженной в структурах мозга) [1].

Итак, эволюция ВЭИ имеет тренд к агрегированию (интеграции). Дезинтеграция завершает рост ЭРа, и готовит материал для новых интеграций.

Выводы.

1.            Д – И технологии инварианты всем без исключения стадиям «жизни» Вселенной.

2.            Интегрирование в агрегаты осуществляется по всем составляющим ВЭИ (вещество, энергия, информация).

3.            Каждый класс новообразований менее ёмкий по энергии и массе, чем предшествующий. Для образование новых, более сложных организованностей требуется меньше энергии, чем для предшествующих.

4.            Недостаточная интеграция разных форм движения в агрегатах вещества проявляется в виде флуктуаций. Намечается новое научное направление, которое по аналогии с «вибрационной механикой» можно назвать «Флуктуационной механикой эволюционирующих систем»

5.            Интеграция ЭРов является механизмом появления «нового» и свертывания разнообразия «старого».

6.            Объединение, агрегирование, интеграция являются механизмами возникновения новых структур, за счет сокращения прежних (свертывание разнообразия).

7.            Эволюция приводит к интеграции неоднородностей, масштаб неоднородностей увеличивается, постоянно возрастает роль оперативной  информации.

8.            Общепризнанным заблуждением является мнение, что белковая жизнь и человек являются верхними этажами иерархических структур Мира.

 

5.2. Разветвление (дезинтеграция) эволюционных рядов.

Выше показали, что первые новации происходили путем интеграции структур субстрата. В последующих новациях стала возможна и интеграция, и дезинтеграция. Стремление к разветвленным процессам отражает фундаментальную, нелинейную характеристику субстрата – сетчатое (разветвленное) строение (см. главу 4). Например, клетка распадается на молекулы. Государство в результате сепаратизма распадается на части. Распад чаще всего происходит при старении (стагнации) ЭРа. Фрагменты после распада вступают в новые альянсы. Отделившаяся ветвь имеет шансы на самостоятельное существование, если позаимствуют ресурсами, из материнского субстрата. В новообразованиях ресурсов всегда меньше, чем в материнском субстрате, поэтому отделившаяся ветвь должна обретает новые связи (новая интеграция), которые могут стать для неё новым источником ресурсов. Развивающийся с опережением эволюционный ряд неизбежно распадётся, т.к. нарушает гармонию, закон пропорциональности (А. Богданов) с окружающими ЭРами.

Третий процесс не сопровождается распадом системы, но изменяются связи с окружением. Однако этот вариант сильно приближен к интеграции. Нарушается интеграция с одними объектами (процессами) и возникает интеграция с другими. Такой способ интеграции можно назвать рекомбинацией, комбинаторикой (см. 5.3).

В процессе развития ЭРа происходят ветвления и с «возрастом» количество дочерних ЭРов увеличивается. Чем «моложе» ЭР, тем меньше его «ветвистость». Ответвления могут постепенно терять связь с материнским ЭРом и ассоциироваться с другими ЭРами (интеграция). Наиболее известным примером является филогенетическое «дерево» эволюции жизни.

Первые многоклеточные организмы возникали в результате интеграции всего нескольких типов клеток. Через 600 млн. лет эволюции в организме человека насчитывается уже около 200 типов специализированных клеток [84]. Следовательно, в ходе эволюции происходило ветвление линий развития клеток. Следует обратить внимание на факт существования в человеческом организме стволовых клеток – универсалов Они могут трансформироваться в любую ткань (печень, мышцы и др.). Это означает, что они содержат всю необходимую информацию, а под влиянием среды реализуют только необходимую. Возможно, что стволовые клетки – остатки универсальных клеток, которые от колониального образа жизни перешли к организменному

Известны ветвления  в информационном блоке клетки. В настоящее время основой ядра является ДНК - главный «законодатель», хранитель всех программ развития клетки. Исполнителями программ являются РНК и белки.

В доклеточных организмах законодательные функции не разделялись с исполнительными. Информационный блок – рибозим был способен исполнять функции и ДНК и РНК [94, 95]. Затем в ходе эволюции функции расщепились, произошла бифуркация на ДНК и РНК. Количество типов РНК увеличилось до четырех, а ДНК продолжает «расти» в прежнем направлении, сохраняя  генетическую  память биосферы [247].

Известно множество ядерных и химических разветвленных процессов, но в настоящей работе мы не будем их рассматривать. Более актуально исследовать разветвленные процессы в человеческом обществе.

Можно проследить ветвящийся исторический ряд специальностей человека: собиратель, охотник, скотовод, земледелец, каменотес, литейщики меди, золотых дел мастера, плотник, кожевенник, ткач, гончар, пекарь, землепашец, садовод, рыбак, горняк, кузнец, купец, торговец.

В городах Европы 13 века можно было обнаружить цеха мельников, пекарей, мясников, рыбников, угольщиков, перчаточников, канатчиков, сапожников, портных, кузнецов, седельников, суконщиков, слесарей, ювелиров, торговцев, строителей и т.п. В Новгороде было 237 профессий. В 13 -15 вв. в Париже известно 448 профессии, во Франкфурте – 191, в Базеле – 120 [47]. Новые профессиональные коллективы появляются в ходе развития техносферы, старые исчезают. Можно предположить, что установилось некоторое  равновесное количество профессий. Дифференциация социальных процессов более детально рассматривается в главе 6.

Разветвление ЭРов осуществляется при достижении эксклюзивной концентрации вещества (В) и энергии (Э) в нужном месте и в нужное время. Когда в системе накоплено много энергии, достаточно слабого толчка, чтобы начался необратимый процесс. Флюктуации могут «провоцировать» развитие бифуркаций.

Концентрация энергии в некоторой системе может порождать растекания её в окружающем материальном пространстве. Часть диффузной энергии может вернуться на вход системы и замкнуть контур положительной обратной связи, что вызовет генерацию процесса с обострением или более «спокойный» процесс. Возникновение положительных обратных связей рассмотрено в главе 4.2.

Взрыв некоторых звезд запустил процесс синтеза молекул и вещества из атомов, но взрываются не все звезды, а только некоторые, превышающие  критическую массу. Аналогично в структуру живого включены не все 10 млн. типов молекул, а преимущественно углерод содержащие. Не все типы одноклеточных образовали организмы, большинство осталось на уровне колоний. Не все виды приматов развились в человека и не все древние люди послужили основой цивилизации. Не все типы цивилизаций породили капитализм (только Европа). Только в России возникло государство коммунистической направленности. Существуют ли закономерности появления концентраций (мутации) или работает стохастизм, предстоит еще выяснить.

В работах синергетиков слишком большое значение придается процессам бифуркаций, как механизмам самоорганизации. В главе 5.1 показано, что новации чаще происходят в результате интеграции, а не дезинтеграции, бифуркации. В главе 2.0 затронут вопрос об ограниченности бифуркаций типа ИЛИ – ИЛИ и большей распространенности полифуркаций «И – И». Показано, что бифуркационный механизм противоречит эволюционизму. При его строгом исполнении разнообразие вырождается. Дезинтеграция может рассматриваться как синоним бифуркации, поэтому продолжим критический анализ бифуркаций.

Для возникновения эволюционного разнообразия необходимы полифуркации. Ветви и корни деревьев стремятся максимально перекрывать поле, из которого потребляются ресурсы. Ветвления не исключают друг друга, как в механических системах, а дополняют друг друга, создавая букет следствий. – полифуркацию, тотальный выбор всех возможных вариантов, в том числе и тупиковых. Полифуркации исследуют пути движения системы, а естественный отбор «вырезает» нежизнеспособные ветви. Но из энергетических ограничений можно сделать вывод, что количество ветвлений в точке полифуркации не может быть как угодно велико.

Можно показать, что даже простые, неживые системы могут реализовать полифуркации, если есть возможность делиться на части и есть избыток энергии. Если в бочку наливать воду, в которой по высоте имеются отверстия, то уровень воды поднимется только до нижнего отверстия, т.к. вода начнет вытекать. Этот пример  часто приводят в биологии для иллюстрации принципа минимума Либиха [183]. Однако, увеличивая скорость подачи воды в бочку, можно, несмотря на протечку, поднимать уровень до самого верхнего отверстия. Вместо одной струйки их бочки будут вытекать много струй (полифуркация).

Другим примером может быть русло ручья. Если ливень увеличивает приток воды, то уровень воды в ручье повышается, ручей находит новые русла, разветвляется (полифуркация). Этот процесс может быть необратимым. После спада воды ручей может проложить себе новое русло.

 

 

 

       

            А                                             В

            

          

Рис. 5.2.1.  А - одновалентный объект. В - многовалентный объект.

 

В ходе восхождения по эволюционной лестнице полифуркации становятся более «ветвистыми». Это определяется ростом разнообразия систем и ростом возможностей вступления в новые комбинации. Простая система имеет несколько валентностей. Например, химические элементы могут вступать во взаимодействия с ограниченным количеством других элементов. Чем разнообразней объект, тем больше у него валентностей. Биоценоз, состоящий из сотни видов живых существ, имеет возможность взаимодействовать с каждым из них, находящимся на других территориях. На рис. 5.2.1 иллюстрируется сказанное. Валентность возникает между «родственными» площадками,

Курдюмов С.П., излагающий в монографии [101] бифуркационный механизм развития, делает вывод, «что существуют эволюционные правила запрета на образование высших форм жизни. Например, лошадиный бег имеет несколько фиксированных способов: галоп, рысь, аллюр». Однако приведенные примеры не охватывают всей совокупности способов передвижения ногами. В совокупности все живые существа реализовали все мыслимые варианты передвижения (кроме колеса): бег, прыжки, перекаты, ползание и пр. Известны наблюдения, как покалеченная собака ходила только на двух передних ногах.

Перечисленные в [101] приёмы бега лошадей являются наиболее рациональными, поэтому наиболее известными. Но при спортивной выездке лошади демонстрируют существенно больший арсенал приёмов передвижения. Итак, для систем высшей сложности потенциальные возможности полифуркаций огромны, но многие варианты лимитируются ресурсными возможностями.

Вопреки выводам, сделанным на базе простых, идеализированных моделей [101], только на микро уровне элементарные процессы протекают очень избирательно (т.е. по детерминированным законам). Для сложных систем путь в будущее представляется как древовидная, постоянно разветвляющаяся сеть. Эта сеть путей перекрывает все поле поиска (как кровеносная система капилляров), поэтому имеется потенциальная возможность управлять развитием человечества. Запрещены только те пути, которые не соответствуют фундаментальным законам природы и ресурсным возможностям. Но при большом количестве обходных вариантов на верхних уровнях у человечества имеется шанс найти свой оптимальный путь развития.

Итак, выводы «математической» синергетики не могут быть распространены на любые объекты и являются, скорее всего, частными случаями движения «неделимых» объектов. Математические исследования простых систем не могут вооружить человечество надежными знаниями для прогнозирования развития более сложных систем, но эвристическим потенциалом они обладают. Однако история повторяется. Выводы математиков начинают экстраполировать «на весь мир».

В дополнение можно добавить, что механизмы развития сверхсложных систем, являющихся совокупностью очень многих ЭРов, могут обходиться и без бифуркаций. Земля постепенного образовалась из протопланетного облака Биосфера развивается как плавный процесс уже 4 млрд. лет, не расщепляясь на части. Динозавры «вымирали» миллионы лет, постепенно замещаясь млекопитающими.

Для примера, представим себе крупное производство, имеющее сотни станков. По мере износа станки по очереди заменяются. Замена одного станка практически не изменяет характер производства. Но когда будет заменено хотя бы 50% станков, то мы увидим совершенно новое производство. Эволюция производства есть следствие эволюции станков. (Бифуркация  производства отсутствует, но присутствуют бифуркации станков, замена элементов системы).

Можно закончить примером из микро мира. В замкнутом сосуде траектории движения молекул газа совершают неисчислимое количество бифуркации, но давление газа остаётся стабильным.

Любопытно заметить, что человеческое сознание при необходимости найти оптимальный путь достижения, какой – либо цели, строит букет путей достижения этой цели, [57]. Природа действовала аналогично. Это совпадение еще раз подчеркивает наличие рациональных, «путеводителей», «зашитых» в подсознании (см. главу 7).

Выводы.

1.      Стремление к разветвленным процессам на всех уровнях Мира отражает сетчатое (разветвленное) строение субстрата.

2.      Выводы «математической» синергетики не могут быть распространены на любые объекты и являются  частными случаями  бифуркаций неделимых объектов по схеме «или – или». Законы развития сложных систем  можно эксплицировать только из исследования сложных систем.

3.      Сложные, систем совершают «полифуркации» по схеме «И-И».

4.      Полифуркация есть тотальный выбор всех возможных вариантов развития в том числе и тупиковых.

5.        Полифуркация может происходить в один момент (как дробь из ружья), и быть развернутой во времени (стрельба пулями из автомата).

6.      В ходе восхождения по эволюционной лестнице полифуркации становятся более «ветвистыми.

7.      Отделившаяся при полифуркации ветвь, должна заимствовать из материнского ЭРа необходимые ресурсы для самостоятельного существования. В материнском ЭРе должны сложиться предпосылки для бифуркации (концентрация ВЭИ).

8.      Флюктуации могут способствовать дезинтеграции.

9.      Сверхсложные системы могут обходиться без бифуркаций и без процессов с обострением

 

5.3. Комбинаторика – главный механизм эволюции.

Эволюция осуществляется чередованием интеграции – дезинтеграции (Д – И) вещества при доминировании интеграции. Берг Л.С. также отстаивал  точку зрения, что конвергенция господствует над дивергенцией. Тюхин [208] рассматривает дивергенцию как подготовительный этап для последующего синтеза. Этой совокупности процессов можно присвоить термин «комбинаторика».

Человеческое воображение бессильно придумать новый процесс, не существующий в природе (все открытия извлекаются из природы) [30], но при этом, подражая природе, можно как угодно комбинировать известные решения, создавать химеры, грифоны, сфинксы. Таким способом создаются композиционные материалы, не существующие в природе. Известный историк науки Д. Данин придумал даже название для этого процесса – кентавристика [61]. Итак, естественная природа и искусственная техносфера эволюционируют, создают новые организованности посредством комбинаций известных (имеющихся в наличии). Констатируем, что эволюционная комбинаторика является инвариантом для всех без исключения систем. Докажем это примерами.

Агрегаты неживой материи образуются путем прямых контактов различных «вещей». В отличие от неживой материи «конструирование» новых биологических организаций осуществляется не на уровне сомы, а на уровне комбинации генов, на информационном уровне. Новые белки появляются не при комбинировании уже имеющихся белков, но сначала создается  «проект» на уровне информационной системы в ДНК, а потом осуществляется их синтез в рибосомах. Это еще одно отличие живого от неживого вещества.

В пределах одной популяции животных гены комбинируются в результате полового скрещивания, являющегося механизмом обобщения генофонда популяции. Для появления нового фенотипа достаточно создать новую комбинацию доминантных генов.

Устойчивость живого вещества основывается на огромных вариативных возможностях сомы, которая определяется вариативностью генов. Поэтому в каждой клетке хранится опыт всей биосферы, такова ценность генетической информации. Однако не все комбинации генов жизнеспособны. Чтобы не потерялось приобретенное существует «запрет» на межвидовое скрещивание, работает механизм репарации случайных мутаций [127], рецессивные (ненужные) гены депонируются.

Но рецессивный «джин» иногда выходит из кувшина, что можно увидеть на примере последовательности развития человеческого эмбриона. Сначала зародыш есть клетка, затем многоклеточное, потом рыба с жабрами, земноводное с перепонками между пальцами, млекопитающее с сосками, примат с хвостом и, наконец, человек [139,140]. Эмбриональное развитие ускоренно повторяет прошлые этапы эволюции биосферы. Существование у человека генетической памяти о прошлых состояниях биосферы. подтверждается врожденными патологиями (шерстистость, шестопалость, хвостатость и др.) Раковая клетка является следствием работы генов, свойственных древним растениям и грибам [115], т.е. в геноме хранится память таже о простейших формах жизни.

Таким образом, в биосфере накоплен такой объем информации, что, комбинируя только существующие гены (в том числе рецессивные), можно теоретически создавать любые композиции живого вещества.

В настоящее время вирусы могут осуществлять перенос блоков генетической информации (эпидемии) между разными иерархическими уровнями биосферы. Генная инженерия только начинает осваивать опыт биосферы по пересадке генов от клетки к клетке с помощью вирусов. Можно предсказать, что в будущем наука найдет способ извлекать «рецессивного джина» из генома клетки, создавая новые формы жизни.

Генетическая память внутри клеток существует  сотни миллионов лет, и это не может быть случайным, Должен все-таки существовать механизм её «пробуждения», ибо иначе бесполезным было бы хранение.

В истории генетики остался необъяснённым, эффект появления химер (курицы с лапами утки) после облучения эмбрионов курицы биополем утки [«Волосатый цыплёнок или курица с перепонками». Знание - Сила. 1989,  № 8]. Возможно, это и была инициированная рекомбинация генов курицы.

В связи с обсуждаемым комбинационным механизмом эволюции можно сделать следующие предположения. Первые на Земле живые клетки имели геном небольшой  информационной ёмкости. Накопление информации в геноме шли медленно, случайным образом через повреждения радиацией, температурой, химическими взаимодействиями. Эти процессы продолжаются до сих пор. Накопление разнообразия в геноме открыло новые возможности для ускоренной изменчивости, стали возможными рекомбинации накопленной информации, в ходе которой появлялись «экспериментальные» организмы. Отбор оставлял более приспособленные существа. Вымершие «проекты» создавали возможности для новой комбинаторики.

Обсуждаемая гипотеза позволяет объяснить, прочему «новоселы» Земли, прокариоты, господствовали на планете 1,5 млрд. лет, очень медленно изменяясь, а последующие организации ускоряли свое развитие. Эволюция жизни шла медленно т.к. не существовал банк вариантов, из которого можно было выбирать элементы для «конструирования» новых биологических систем. Увеличение разнообразия мировых структур вполне объяснимо увеличением числа комбинаций при возрастании количества комбинируемых элементов. Не все комбинации устойчивы и становятся базой для новых начинаний. Чему быть, а чему уйти решает естественный отбор. Гениальный Чарльз Дарвин  угадал это золотое правило эволюции, но он не предполагал, что его формула (изменчивость, наследственность, отбор).является справедливой не только для эволюции живых существ, но она также охватывает весь мир.

Разумная форма жизни, очень широко используют комбинаторику.Человеческие «химеры» - изобретения вначале осуществляются на информационном уровне (виртуальном). Модели строятся сначала в мозге, а лишь потом реализуются в «материале». Научные идеи являются результатом обобщения человеческого опыта и новой комбинации известных фактов. Примером может служить настоящая монография.

Творческая деятельность человека во многом подобна алгоритмам самоорганизации природы. Все изобретения есть техногенные химеры, новые комбинации известных технических решений [12]. Технические задачи решаются за счет комбинации близких по функциям, но различных по принципу действия систем [57]. Например, гибридом самолета и ракеты является самолет вертикального взлета и посадки.

Все изобретения основаны на переносе идей. Новая машина инстинктивно мыслится в виде дополнений к старой. Старые формы господствуют во многих машинах. Фабрикант Лефер, приступая к производству двигателей Ленуара, дал им такую характеристику: «Машина использует поршень Стрита, он двойного действия, как в машине Лебона. Зажигание искрой, как в машине Рива. Она заимствует у Самуэля Броуна водяное охлаждение. Она может работать на летучих углеводородах, предложенных Эрскин-Азардом, но, кроме того, она газ и воздух втягивает действием поршня, без предварительного смешивания». Видно, что двигатель внутреннего сгорания (ДВС) есть гибрид (комбинация) из решений найденных плеядой изобретателей. Мы рассматривали примеры разумной деятельности человека, но аналогичные процессы в  человеческом обществе протекают стихийно.

Этносы стихийно возникают в результате  комбинации культур и генотипов людей [59]. Культура человечества, состоит из культур отдельных этносов, религий, обычаев, обрядов, научных знаний, технических достижений, языковых структур. Современные культуры в своем составе содержат комбинации фрагментов распавшихся культур. Каждая культура представляет собой новую комбинацию известных ранее элементов плюс новые мутации.

Идентификация культур, цивилизаций по какому - либо одному доминантному признаку приводило к бесплодным дискуссиям. Обширные работы Тойнби [205] по классификации типов цивилизаций часто подвергаются критике [85]. Каждый исследователь предлагает свою точку зрения на классификацию цивилизаций, но и её также критикуют. Ошибка всех исследователей заключается в том, что ищут доминантный признак культуры, цивилизации. Но оценивать цивилизации надо по комбинации (спектру) элементов культур, что представляет серьёзные методические трудности. В статистике избыточную информацию упрощают методом усреднения идентичных показателей. Но как можно усреднить политику и музыку? В таких случаях в теории принятия решений предлагают использовать методы экспертных оценок, весовых коэффициентов и др. Однако разобщенность наук затрудняет использование методов принятия решений в исследованиях историков и социологов.

Мы рассмотрели интеграцию и дезинтеграцию как «шаги» эволюционного процесса, но эти шаги бывают направленными в разные стороны. Эволюция типа «шаг назад – два шага вперед» происходит как распад некоторой структуры на фрагменты (полифуркация) с последующим синтезом нового. Например, после распада Римской империи из фрагментов образовались Византия, Франция, Германские государства. Фрагменты являются сырьём для эволюции. Им предстоит реконструировать элементы и связи, включаться в комбинирование (союзы) с другими фрагментами. Если они сумеют отстоять свою самостоятельность, то на карте планеты появятся новые государства.

Но после полифуркации фрагменты могут продолжать распадаться, скатываясь на низший иерархический уровень. Чтобы появились новые более сложные структуры, возникшие «обломки» должны совершить объединение в нечто новое. При дезинтеграции ЭРа часть функций может быть потеряна, например, у паразитов (гельминты). Такие упрощенные системы не способны к самостоятельному существованию, одни должны войти в альянс с другими. Паразит не может существовать без «хозяина», следовательно, паразит не самостоятельный объект, а является элементом системы «паразит – хозяин». Паразитизм – явление схожее со специализацией функций. Человек также потерял многие способности, имеющихся у животных (обострённые чувства). Человек не может существовать без техники, поэтому в разделе 3 мы выделяем систему ИЖО, частью которой является человек.

Выводы

1.      Эволюция осуществляются как комбинация механизмов интеграции и дезинтеграции. Комбинаторика является инвариантом для всех без исключения систем.

2.      В отличие от неживой материи «конструирование» новых биологических организаций осуществляется не на уровне сомы, а на уровне комбинации генов.

3.      Техногенные системы первично проектируются на уровне сознания.

4.      Комбинирование «своей» генетической информации потенциально может создать бесконечный ряд живых существ и является инвариантом развития Вселенной.

5.      Первоначально эволюция жизни шла медленно, т.к. отсутствовал банк генов для комбинаторики.

6.      Можно предсказать, что в будущем наука найдет способ извлекать «рецессивного джина» из генома клетки, создавая новые формы жизни.

 

5.4. Динамика эволюционных процессов.

Проведенное в разделах 5.1 – 5.3 исследование показало, что эволюционные процессы сводятся к комбинированию, интеграции, дезинтеграции, ветвлению, ускорению, замедлению развития. Однако каждый процесс имеет длительность. Всякое изменение сопровождается «торможением» и осуществляется через преодоление препятствий. Процессы имеют ограниченную скорость. Перестройка системы требует усилий и времени. «Всемирное» торможение оценивается сознанием как «консервативность»

Консервативность известна в механике как закон инерции Ньютона, в химии как принцип Ле-Шателье, в физике – как закон Ленца. Согласно схеме мирового субстрата (глава 4.3) любое макро движение сопровождается движением филаментов субстрата, поэтому причины инерционности, консервативности скрыты в динамике субстрата. Итак, существует всеобщий закон консервативности.

В представлениях классической механики любой объект «стремится» занять устойчивое положение и максимально долго (консервативно) в нем находиться, как шарик 1 на рис. 5.4.1.

Если шарик будет совершать колебания в границах ямки, то нижнее положение (самое устойчивое с точки зрения классической механики), он будет проскакивать с максимальной скоростью и дольше задерживаться в верхних (неустойчивых) положениях.  Поэтому, как система, он должен адаптироваться к наиболее длительному состоянию (неравновесному).

 

 

 

 

  Рис. 5.4.1

 

Эволюция происходит вопреки инертности систем. Изменчивость при наличии консервативных сил требует затрат энергии, совершения работы. Цирковой аттракцион «гонки по вертикальной стене» демонстрирует устойчивое «неравновесие» пока сохраняется достаточная скорость мотоцикла. Вертикальный маятник «стоит» пока вибрирует опора [102]. Гироскоп устойчив, пока вращается маховик. Шар 2 на вершине можно удерживать от падения, поочередно толкая его в направлении стрелок (рис. 5.4.1). Итак, совершая управляемую работу, можно удерживать объект в состоянии устойчивого неравновесия пока не исчерпаются адаптивные возможности.

Самосохранение живых систем является частными случаями проявления  консерватизма, Гомеостазис также есть проявление консерватизма, стабилизации, самосохранения. У людей присутствует консерватизм мышления, обычаев, традиций. Процессы управления, направленные на стабилизацию состояния сложных систем, отнесём к консервативным процессам.

Гравитация в свете этого закона выглядит как сила, препятствующая расширению Вселенной. Гравитация представляет частный случай инерции (торможения). Никто не изучал гравитацию в условиях стационарной Вселенной, поэтому гравитация может оказаться атрибутом только расширяющейся Вселенной. При сжатии Вселенной инерция будет проявляться как антигравитация (отталкивание масс). Можно предположить, что сетчатый субстрат (глава 4.3) обладает упругостью, т.к. упругость есть консервативная реакция на попытку изменить топологию объекта.

Нестационарный мир невозможно описывать в терминах «стабильность, устойчивость, гомеостатирование».  Вместо представлений о гомеостатировании  лучше использовать понятие «гомеокинез». Гомеокинез является процессом непрерывной перестройки организации с целью сохранения основных функций.

Непрерывность, динамизм развития ставит проблему определения понятия «промежуточное состояние». В непрерывной цепи событий любое звено можно считать промежуточным.  Переходные формы принято считать неустойчивыми, нежизнеспособными потому, что они быстро исчезают, не оставив следов. Изучаются только те, которые оставили следы в отложениях горных пород. Однако значение промежуточных форм в эволюции может быть такое же, как у ступеней лестницы между площадками. По лестнице важно подняться и после этого она может исчезнуть. Без промежуточных форм не появились бы люди.

Концепция нестационарности проявляется в виде жизненного цикла (ЖЦ) всех организованностей. Каждая структура совершает ЖЦ: рождение, развитие, гибель. Протекающая в настоящий момент стадия экспансии Вселенной должна завершиться и смениться стадией «сжатия». Такая же судьба ожидает галактику, Солнце, Землю, биосферу. Рождаются и умирают континенты и океаны. Жизненный цикл проходят все виды существ, этносы, государства, нации, элементы культуры, фирмы, товары, верования, обычаи и т.п.  Жизнь сложной организованности складывается из совокупности жизненных циклов  её элементов.

Любой эволюционный ряд (ЭР), зарождается в недрах материнского субстрата и эта стадия ещё не заметна для наблюдателя. Каждый ЭР совершает свой ЖЦ. «Юный» ЭР проявляет способности к самостоятельному развитию, наблюдается рост количественный и качественный, растет масса, расширяется экологическая ниша, растет разнообразие элементов, усиливаются связи с соседями. В стадии зрелости происходит «рационализация», сокращаются избыточные элементы и связи, достигается максимум эффективности. Стадия стагнации, упадка сопровождается сокращением количества, качества и разнообразия элементов.

В недрах «умирающего» ЭРа может зародиться новая мутация. Если она не появилась, то ЭР распадается на фрагменты, которые поглощаются (интегрируются) жизнеспособными соседями. Полное исчезновение, вероятно, не происходит никогда. Рыбы существуют до сих пор, разнообразие рептилий уменьшилось, но продолжают существовать змеи, черепахи, крокодилы и др. Информация об исчезнувших видах сохраняется в генах потомков. Актуальные организованности (ЭРы) могут исчезать, но виртуальные (генетические) сохраняются  (вот оно - бессмертие).

На рис. 5.4.2 приведены линии жизненных циклов наиболее известных для науки эволюционных рядов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

     

     

                             Эволюционное  время

 Рис. 5.4.2. Динамика известных эволюционных рядов (масштаб произвольный).

 

Динамику ЖЦ можно представить в виде волн. ЭРы атомов, по – видимому, завершили стадию начального роста и находятся в  метастабильном состоянии. В недрах звезд «выгорает» водород и продолжается синтез тяжелых элементов. Стадия стагнации еще не наступила. Вселенная по данным спектроскопии содержит 2% тяжелых элементов и 98% водорода, следовательно, ещё очень долго будет протекать эволюция химических элементов [73]. При неизменном составе абсолютное количество тяжелых элементов во Вселенной будет расти.

Атомарный уровень Мира можно отнести  к «фундаменту», потому, что он изменяется медленно и ещё не «заселен» окончательно. На фоне синтеза новых атомов происходит радиоактивный распад менее устойчивых, что неизбежно должно приводить к плавному изменению элементарного состава Вселенной. Когда температура Вселенной понизилась из недр атомарного ЭРа начали развиваться молекулы. По мере охлаждения возрастало разнообразие соединений. На поверхности Земли молекулы пополнились РНК и белками.   В настоящий момент у человека самая большая молекула ДНК (длиной около метра) [138]. Будет ли происходить дальнейшее усложнение этого уровня нам пока неизвестно. Можно считать, что ЭР молекул еще не вступил в стадию стагнации.

Протяженность ЖЦ может быть разная, но форма кривой имеет определённую конфигурацию. На рис. 5.4.3 приведена типичная S – образная кривая начальной стадии ЖЦ. Рассмотрим начальный S - образный период  эволюции нашей Вселенной [238].

 

 

                      МИКРОМИР

 

 

 

1

                БИОСФЕРА

 

 

 

 

 

                                                                                      Время

       Рис. 5.4.3. Стадии жизненного цикла (ЖЦ). S - логика развития.

 

Согласно [73], микромир сформировался за 300 секунд, возникли атомы водорода и гелия (крутой подъем) и уже многие миллиарды лет Вселенная наполнена этими атомами (медленный спад).

Небесные светила – звезды образовались также по S - образной зависимости. Однородная первичная водородно-гелиевая плазма в результате случайных флюктуаций начала расслаиваться. Уплотнения стали лавинообразно «стягиваться» гравитационными силами. пока не возникли плотные газовые раскаленные шары (звезды). Сжатие было остановлено силами внутреннего давления. Равновесие гравитации и давления сохраняет звезду от разрушения несколько миллиардов лет (стабильная фаза) [56].

Очень важно заметить, что численные эксперименты, моделирующие горение [101], развиваются по схожей динамике. При определенной нелинейности среды развиваются процессы локализации горения в некоторых зонах, процессы ускоряются асимптотически, затем наступает торможение и распад возникших структур. Огонь с древности отождествляли с жизнью. Огонь и жизнь развиваются самостоятельно, требуют ресурсов, слабо предсказуемые, нелинейные.

Очевидно, крутые участки кривой ЖЦ не могут существовать очень долго, ибо тогда они занесут систему в бесконечность, что абсурдно, поэтому за крутым взлетом всегда наступает стабилизация и неизбежная последующая дезинтеграция. «Крутизна» волн ЖЦ не является величиной постоянной. Некоторые волны развиваются взрывообразно, другие плавно. Всё зависит от «качества» положительных обратных связей.

Причиной прекращения роста является истощение ресурсов. Любые живые организмы, размножаясь в геометрической (или другой) прогрессии, стремятся к экспансии, стремятся захватить максимум территории и ресурсов. Простейшая диатомовая водоросль при неограниченном росте за восемь дней способна увеличить свою биомассу до размеров земного шара [39, 40]. Но развитие вырождается при исчерпании ресурсов питания. Борьба за ресурс поддерживает баланс между хищниками и их жертвами [183].

Таким образом, новое явление зарождается в недрах старого вначале незаметно. Его замечают, когда оно бурно растет. Затем наступает период стабилизации и спустя какое-то время - распад (умирание). Именно так Л. Гумилев описывал жизненный цикл этносов [59, 60].

Посмотрим теперь на демографические кривые роста численности населения Земли. Тысячи лет население росло медленно. Человек, появившись на Земле в небольших количествах (60-100 тыс. особей), сейчас размножился до 6 млрд. человек. К середине двадцать первого века ожидается стабилизация на уровне 12 ± 2 млрд. Далее должен начаться спад [91]. Кривая ЖЦ человеческой популяции выглядит, как S – образная зависимость с обострением.

Следует подчеркнуть, что процессы с обострением [101] происходят в простых, гомогенных системах (жидкости, популяции). В сложных, гетерогенных средах создать когерентность для всех элементов системы трудно, поэтому нарушается закон пропорциональности и происходит дезинтеграция.

С этих позиций рассмотрим гипотезу происхождения человека от животных предков – приматов. В течение 40 млн. лет медленные трансформации мозга приводили к появлению все более интеллектуальных видов обезьян. Уровень интеллекта самый большой у шимпанзе, далее у гориллы, орангутанга и т.п. [69]. И за какие-то 500 тысяч лет возник резкий скачок качества. Одна из ветвей  приматов стала человеком. Эволюцию мозга в плейстоцене следует считать одним из наиболее бурных процессов эволюции. Многие исследователи делали попытки объяснить прыжок к разуму, вспышкой сверхновой звезды [49], собирательными наклонностями прачеловека, инверсией магнитного поля Земли, адаптацией к тепловому стрессу [116], высоким уровнем метаболизма [98].

Но  закон ЖЦ позволяет естественным образом (без идеи «вмешательства извне») объяснить невероятно резкий скачок в развитии мозга приматов в плейстоцене в соответствии с S - логикой развития.

Гонка к разуму шла не только среди приматов. Известны «интеллектуалы» в море (дельфины, киты, осьминоги), и среди птиц (врановые, попугаи). Случилось так, что человек обогнал всех.

Аналогичный бум человечество переживает на стыке веков в мире информационных технологий. Сейчас наблюдается крутое нарастание объёма оперативной информации [1]. Следовательно, можно скоро ожидать стабилизацию этого процесса и выход на пологий участок кривой ЖЦ. Интернет «задохнется» в собственном информационном мусоре. Аналогичное предсказание можно сделать и для рыночной экономики. Бурный рост «свободного» рынка должен завершиться более спокойной, регулируемой государством конкуренцией.

В целом схему эволюции можно представить как интерференцию ЖЦ, что затрудняет количественное изучение их кинетики но качественно они представлены S - образными кривыми. Исследуем динамику ЖЦ.

Время жизни организованностей может изменяться в очень широких пределах. Звезды и планеты существуют миллиарды лет. Протон - более 10³² лет [73]. Мезоны – доли секунды. Химические соединения могут существовать от долей секунды до многих десятков лет. Объединение в  агрегат может сохранять от разрушения. Например, свободный нейтрон распадается за 15 минут, но в составе атомного ядра он может существовать на порядки дольше. Жизненные циклы ЭРов атомов и молекул имеют протяженность более 10 млрд. лет. Темп развития этих ЭРов после бурного старта начал замедляться. Замедление эволюционных процессов в неживом веществе, может быть вызвано, как снижением средней плотности вещества, так и снижением средней температуры в ходе расширения Вселенной, что хорошо известно из химической кинетики.

Длительность ЖЦ не всегда отражает устойчивость системы. Устойчивость мухи, живущей сутки, может оказаться выше, чем у человека. В случае экологической катастрофы вымрут долгоживущие гиганты, а мухи сохранятся [183]. Современная организация промышленных фирм приобретает изменчивые формы с  кратковременным ЖЦ, что позволяет выживать в условиях динамичного рынка. Кратковременный ЖЦ способствует лучшей адаптации и реализуется в условиях быстрых изменений среды.

Около 4 млрд. лет назад молекулы, содержащие углерод, и минералы земной коры (катализаторы) породили живое вещество [238]. На всей поверхности Земли возникла биосфера, которая с переменным успехом продолжает развиваться до наших дней. Вначале эволюция живого шла медленно. Биосфера, состоящая только из одноклеточных прокариотов, существовала около 1,5 млрд. лет. Жизнь как бы “протаптывала” себе дорогу, изменяя окружающую среду, накапливала в атмосфере кислород, создавая  благоприятные условия для других организмов. Создавался озоновый экран в атмосфере, защищающий жизнь от убийственного солнечного излучения. С уходом со сцены прокариотов и появлением многоклеточных темп образования новых более совершенных организмов ускорялся в последовательности [200]: архитархи (700 млн), - рыбы (500 млн), - сухопутные позвоночные (350 млн), - рептилии (320 млн), - млекопитающие (220 млн), - птицы (140 млн), - приматы (10-20 млн), - человек (6-1 млн). Цифры в скобках указывают интервал времени  относительно современности. Как видно, для образования каждого нового живого вида требовались уже не миллиарды, а сотни и десятки  миллионов лет. Этот процесс на рис. 5.4.2 условно показан волнообразными кривыми. Еще быстрее смена видов происходила в семействе гоминид (обезьяны, люди). Общая численность населения планеты Земля за интервал последних 7-8 тыс. лет выросла от 10⁵ до 10¹⁰ человек [91].

Возникают вопросы, почему  эволюционный процесс ускоряется. Допустим, люди сами ускоряют своё развитие из-за конкуренции, т.к техносфера расширяет экологическую нишу человека, повышает его интеллектуальные возможности, а интеллект производит новую, ещё более развитую техносферу. За счет этого идет раскручивание спирали развития. Но почему ускорялись в своём развитии биоценозы, задолго до появления человека?

Чтобы объяснить феномен, необходимо исследовать множество фактов. Возможно, сокращение длительности ЖЦ различных видов организмов в биосфере является механизмом адаптации подсистем к ускоряющему развитию надсистемы (биосферы). Каждый новый ЭР активно присваивает ресурсы. Поэтому для самосохранения окружению приходится ускоренно адаптироваться, сокращая ЖЦ (аналогично рыночным процессам в экономике).

Основываясь на динамике ЖЦ можно утверждать, что эволюция является не монотонным процессом. В начальной части ЖЦ процессы протекают с ускорением. В стадии стагнации консерватизм побеждает, идет торможение. В глобально расширяющейся Вселенной консервативная гравитация «победила» в локальных зонах. Консервативные силы тяготения создали звезды, планеты, галактики. Эволюция неживого мира во Вселенной, начавшаяся бурными темпами 15-20 млрд. лет назад, постепенно замедляется (рис.5.4.2).

Биосфера также претерпела около семи катастроф [200]. Были периоды, когда следы живого вещества практически исчезали из донных отложений. Поэтому утверждение, что темпы эволюции живого вещества монотонно увеличиваются, является некорректным. Периодические катастрофы омолаживали биосферу. Она многократно повторяла свои жизненный порыв, возможно, каждый раз все более успешно.

Поскольку эволюция есть следствие комбинаторики, то темпы эволюции могут зависеть от количества элементов, от способов комбинирования и механизмов отбора удачных конструкций. Выше мы уже обсуждали факт накопления в биосфере генетической памяти и возможностей виртуального «проектирования» новых организмов, что существенно ускоряет процесс генерации новообразований.

Феномен сокращения ЖЦ и ускоренная модернизация подсистем биосферы свидетельствует о том, что биосфера  все ещё находится на крутом участке S – образной кривой ЖЦ (см. рис. 4.5.2.), но развитие биосферы неизбежно должно прекратиться.

Возможно, человек своей деятельностью уже запустил процесс стагнации «естественной» биосферы. Намечается процесс развития «искусственной» биосферы, который представляется как коэволюция под руководством  человечества. Гибель биосферы вместе с человечеством произойдет после нескольких миллиардов лет в результате превращения Солнца в красный гигант [121], если раньше не произойдут другие катастрофы. Будем надеяться, что разум, в какой – то новой разновидности, найдет способ предотвращать космические катастрофы. Но пока биосфера и человек восстанавливают потери от комических «ударов» и движений земной коры только за счет  ускоренного размножения.

Возможность быстрых изменений в биосферных организациях может быть следствием низкой термодинамической стабильности живых систем. Неверно думать, что агрегация элементов в  структуры  делает их более  устойчивыми.  Все наоборот. Чем больше в системе связей, тем выше вероятность распада какой-либо из них. Атом «прочнее» и долговечнее молекулы. Например, чтобы разрушить связь между нуклонами, нужна температура в миллиарды градусов. Чтобы разрушить электромагнитную связь в химических соединениях достаточно температуры до 1000 К. Молекулы разрушить труднее, чем клетки и организмы т.д. Белковые молекулы деградируют при 300К. Живой организм может погибнуть от точечного укола. Полимерная молекула деструктирует чаще, чем  мономер потому, что в полимерной молекуле тысячи связей. Белковые молекулы (самые большие) легко разрушаются.

В живой клетке собраны миллиарды молекул и эта структура стала настолько нестабильной, что если бы не сформировался новый механизм самосохранения (управление), процесс эволюции должен был бы прекратиться. В случае экологической катастрофы в первую очередь должны погибнуть высшие (сложные) организмы, а бактерии  выживут, что уже не раз было [183]. Бактерии, возникнув примерно 3,8 млрд. лет назад, дожили до наших дней, а гиганты рептилии исчезли [140]. Капля воды большого размера под действием силы тяжести может распадаться на более мелкие [30], но мелкие капли сливаются. Крупные звезды взрываются, а средние медленно эволюционируют. Землетрясение обрушивает вершины гор, ветер ломает верхушки деревьев чаще, чем вырывает их с корнем из земли. Смерть животного в первую очередь разрушает системы управления (мозг), а затем отмирают органы, клетки. При потере памяти забываются события вчерашнего дня, а помнятся события раннего детства (склероз). В биосфере до сих пор сохранились самые древние клетки (прокариоты), но вымерли многие новообразования (например, динозавры, гигантские млекопитающие). Социальные системы разрушаются из-за внутренних противоречий, но эти процессы определяются не только прочностью энергетической, но и управленческой, информационной,

Как видно, движение по эволюционной лестнице никак не сопровождается ростом стабильности структур, хотя на каждом иерархическом уровне сложности есть некоторый оптимум, обеспечивающий большую длительность ЖЦ. Среди нуклонов протон более устойчив, чем нейтрон. Среди атомов железо устойчивее  других [117].

Крупные скопления атомов водорода и гелия (звезды) существуют миллиарды лет, но их существование есть процесс непрерывного изменения («умирания»). Звезда возникает и непрерывно изменяет свои параметры: яркость, размеры, светимость, спектральные характеристики. Остается постоянным только сам факт реакций синтеза ядер атомов в недрах звезды. Звезда существует долго, но она каждую секунду уже другая.

Можно продемонстрировать увеличение длительности ЖЦ живых систем по мере увеличения в них количества элементов. Например, белковая молекула существует несколько суток. Бактерия - всего 20 мин. Клетка в организме - несколько месяцев. Организм - год и более. Виды млекопитающих существуют в среднем 2-3 млн. лет и вымирают. Роды млекопитающих существуют около 8 млн. лет, семейства – около 30, отряды – 73 млн. лет, а типы, например, хордовые - сотни миллионов лет, вся биосфера Земли - 4 млрд. лет [11, 206]. Срок “жизни” биосферы соизмерим со сроком жизни планеты. Биосферу можно описывать как непрерывный процесс изменений её составных частей.

Преобразование сложной системы происходит как цепь последовательных  трансформаций её элементов. Чем больше элементов, тем продолжительней процесс их преобразований. Удлинение ЖЦ в приведенных примерах можно объяснить так же, как соотношение скоростей движения секундной и часовой стрелок.

Термодинамическая неустойчивость живых систем стала компенсироваться процессами регенерации структур, т.е. управляемыми процессами. В итоге живые системы существуют не за счет «прочности», а благодаря процессам регенерации, самовосстановления. Жизнь - это процесс постоянного поддержания устойчивого неравновесия.

В неживых системах устойчивость (достаточно длительное существование) достижима при условии минимизации кинетической энергии системы и увеличения прочности связей. В живых системах природой был изобретен другой, динамический способ поддержания устойчивого неравновесия, который заключается в отслеживании дефектных элементов и их регенерации. В клетке имеются белковые молекулы – контроллёры, выявляющие дефектные структуры и вызывающие «ремонтников». В организме периодически отмирают клетки, которые заменяются новыми. Причем  прекращение деления клетки генетически запрограммировано. В рамках популяции умирают одни и рождаются новые организмы. Перманентное обновление элементов позволяет сложной организации гибко изменяться, адаптироваться к течению времени. Такие организации сохраняют не гомеостазис, а поддерживают гомеокинез.

Интеграция и дезинтеграция (макрофлуктуации) разнообразных ЭРов создают в своём окружении стрессы, побуждает среду к адаптивной деятельности. Может ли стохастизм создавать направленное движение системы? Попытаемся найти технические аналоги.

Если колосок пшеницы положить на вибрирующую плоскость, то он будет перемещаться в одном направлении.  Если с любой частотой и амплитудой подбрасывать на ветру опилки  то ветер будет уносить их в одну сторону. На крутом снежном склоне любое неосторожное движение  приведёт к сползанию вниз. Если на вход диода подавать переменное электрическое напряжение, то на выходе появиться пульсирующий в одном направлении ток. Во всех приведенных нелинейных ситуациях присутствует вектор некоторого поля и флуктуации.

Во вселенском масштабе вектор поля создается расширением, (преобразованием) субстрата, а флуктуации стохастическими процессами интеграции – дезинтеграции.

Приведенные механические примеры слишком просты, чтобы объяснить всю гамму процессов гомеокинеза. Феномен управления, определяет динамику гомеокинеза. Простые рефлексии стали заменяться упреждающими. Разум не ждет когда грянет гром, а стремится  упредить его. Управляемые (разумные) организации более эффективно адаптируются, совершая упреждающие преобразования (опережающее отражение).

Итак, высокая лабильность элементов биосферы объясняется их низкой термодинамической стабильностью. Нестабильные организованности могут существовать только при постоянной регенерации изношенных элементов, при постоянном воспроизводстве (размножении). Механизм самосохранения в живом веществе основан на активной работе против сил разрушения, а это требует высоких  затрат энергии.

В подтверждение сказанного можно привести данные прироста потребления энергии биосферой за 1 млн. лет, выраженные в милливаттах на 1 г. массы тела [81]. В интервале 540-440 млн. лет эта величина составляет 0,011; (410-350 млн. лет) – 0,014;  (350-270) – 0,024;  (230-195) – 0,076; (195-135) – 0,099; (110-70) – 0,192; (7-2 млн. лет) – 0,269 мвт/г млн. лет.

Человек повысил энергопотребление, посредством горючих материалов. Первобытный человек получал с пищей не более 2000 ккал в сутки. С использованием огня потребление энергии выросло до 5000 ккал/сутки. Сейчас в развитых странах потребление энергии превышает 200000 ккал/сутки на человека.

В главе 4 отмечалось, что связи становятся более длинными, адресными и организованными. Удлинение связей требует повышенных энергетических затрат для циркуляции оперативной информации.

Как видно, ускорение развития сопровождается ростом потребления энергии. Однако эта энергия расходуется не на ускорение развития биосферы, а на самосохранение, выживание, продление ЖЦ организованностей. Энергия расходуется на поддержание устойчивого неравновесия. Эволюционные преобразования осуществляют адаптацию к изменяющимся мировым процессам.

Итак, главной целью живого является не стремление к сложности, а самосохранение, консервативность в условиях изменяющейся среды обитания. Изменчивость является чрезвычайной мерой при невозможности сохранить прежний образ жизни. Хорошим примером могут послужить рыночные отношения в человеческом социуме. Монополист не стремится изменить своё состояние в экономике, если никто не угрожает его благополучию. Участник свободного рынка находится под постоянной угрозой банкротства, поэтому ему приходится неустанно «крутить педали» предпринимательства. Существует хорошая поговорка: «От добра  - добра не ищут».

Следующей причиной ускоренной изменчивости может быть высокая «валентность» сложных систем (рис. 5.2.1). Эволюционные ряды высоких уровней способны легко интегрироваться и дезинтегрироваться, т.к. при этом не приходиться преодолевать высокий энергетический барьер. «Свободная» рекомбинация увеличивают частоту проб и ошибок, следовательно, увеличивается вероятность возникновения очередной «конструкции».

Ускоренный распад, сокращения длительности ЖЦ, является следствием неравномерности развития. Части развиваются по индивидуальным циклам. Недостаточная когерентность приводит к кризисным явлениям, стагнации, торможению (инерции), приостановке развития. Например, атомы возникали не одновременно (вначале водород, гелий, потом остальные). Скорости образования молекул различные. Вымирание и исчезновение видов живых существ в биосфере колеблется от сотен миллионов лет до единиц. Развитие человека в среде приматов наиболее резкое явление. Развитие этносов, государств, наций, происходит очень неравномерно. Существуют персистенты среди животных и людей.

Некоторые подсистемы, используя благоприятные условия, как вампиры концентрируют ресурсы, в итоге возникает угроза распада всей системы. Для сохранения гармонии необходимо остановить «зарвавшегося» лидера.

Остановка развития происходит из-за несоответствия потребностей и возможностей. Поэтому наблюдается ритмичное чередование ускорения и замедления (как в музыке), распад и синтез структур, смещения фокуса влияния от центра (авторитаризм) к периферии (демократия, сепаратизм).

Эволюционные процессы направлены на создание организаций, способных координировать  деятельность частей, развивающихся в разном темпе. В структуру могут быть объединены не любые элементы. Существует ограниченный набор способов соединений. Ограничения могут быть не только по системной совместимости, но и по ритмике. Должны существовать механизмы согласования темпов развития структур, синхронизация темпов их эволюции. В организмах такие механизмы достигли совершенства. Размер и рост всех органов точно детерминирован во времени и пространстве. Только раковая опухоль игнорирует организменный порядок.

В природных организациях сосуществуют структуры в разных темпомирах, почти не мешающие друг другу. Например, успешно сосуществуют сознание (молодое) и подсознание (древнее). Древние, косные атомы совмещаются с динамичным телом человека. Между атомами и человеком разница в возрасте составляет миллиарды лет, но естественный радиоактивный распад атомов в организме человека (естественный фон) не влияет на здоровье. Примерами могут быть симбиозы капитализма и феодализма, кастовости и демократии. Распад и регенерация клеток также является естественным фоном существования организма. Однако гибель важного органа сопровождается смертью организма. Очевидно, возраст органа и организма одинаков. Итак, синхронность, когерентность наиболее важна для подсистем одного эволюционного возраста.

Подсистемы могут стабилизировать ЖЦ или ускорять развитие вместе с системой и надсистемой. Эволюция идет «мелкими шагами» с остановками, чтобы подождать отстающих. Шаг вперед есть инновация. Остановка – это гомеостатика. Верхним этажам нужен неизменный фундамент. Изменчивость «верхних» мало сказывается на «нижних», но эволюция субстрата и микромира сильно влияет на верхние этажи.

Например, ядерные процессы в недрах солнца угрожают существованию и биосферы и человечества. Агрессивное поведение вирусов может привести к вымиранию, живых существ. Энергия радиоактивного распад в мантии провоцирует конвективные потоки, дрейф материков, образование и гибель океанов. Жизнь должна приспосабливаться к этим воздействиям.

Рассмотрим по литературным источникам другие точки зрения на причины эволюции. В работах [101, 34] утверждается, что усложнение происходит для экономии, рационализации существования. «Каждый новый способ правильного объединения структур ускоряет темп развития целого и составляющих его частей». Объединяющиеся в структуру все больше приближаются к сверхорганизации, к бесконечной нелинейности, и, следовательно, к прекращению эволюции [34]. В этом высказывании подразумевается, что усложнение есть стремление к минимизации энергии, максимизации устойчивости, и оно порождает эволюцию. Однако с этим утверждением полностью согласиться нельзя.

Выше приводились примеры роста (не экономии) энергетической «расточительности» в ходе эволюции живых объектов. Однако стремление к максимальной устойчивости (торжество консерватизма) правильно отражает причины эволюции. Но эта тенденция вызвана консервативным стремлением к выживанию, к удлинению ЖЦ, а не мифическим стремлением к совершенствованию. Эволюционные преобразования являются способом адаптации к изменениям мирового процесса. Главной целью живого является не стремление к сложности, а выживание, самосохранение, консерватизм.

Причина расхождения выводов, полученных при компьютерном моделировании, с результатами социальной синергетики заключается в следующем.

Эксперименты на ЭВМ не корректны для цепных, непрекращающихся природных процессов и моделируют завершенный единичный случай. В природных процессах за распадом одних структур следует синтез новых структур. Природа является нескончаемой цепью ЖЦ.

 Компьютерное моделирование может помочь осмыслить, например, развитие монополий, конкурентные процессы рыночной экономики. Но для понимания процессов, происходящих одновременно на разных иерархических уровнях, в разных подсистемах с участием разновозрастных, гетерогенных структур  в эту модель необходимо внести корректировки.

Выводы

1.      Синергетическая концепция нестационарности всех организованностей проявляется в виде жизненного цикла

2.      Схему эволюции можно представить как суперпозицию ЖЦ организованностей. Циклы накладываются друг на друга, создавая сложный алгоритм

3.      Жизненный цикл является следствием противоборства инновационных устремлений и консервативных сил.

4.      Всеобщий закон консервативности известен в механике как закон инерции Ньютона, в химии как принцип Ле-Шателье, в физике – как закон Ленца, в обществе – как традиций.

5.      Гравитацию можно рассматривать как консервативную «упругость» субстрата, препятствующую расширению Вселенной. Гравитация является частным случаем инерционности систем.

6.      ЖЦ биосферы находится на стадии роста, поэтому наблюдаются частые смены состояний.

7.      Сокращение ЖЦ различных видов организмов в биосфере является механизмом адаптации к ускоряющему развитию.

8.      Лабильность биосферных организаций является следствием низкой термодинамической стабильности, «поливалентности», некогерентности, «виртуального» проектирования генотипов,

9.      Главной целью живого является самосохранение выживание, консервативность Изменчивость является чрезвычайной мерой при невозможности сохранить прежний образ жизни.

10.  При дефиците энергии и ресурсов  выживают ЭРы, способные эффективно концентрировать ресурсы. Концентрация ресурсов делает их способными порождать новые ветвления.

11. Процессы управления, направленные на стабилизацию состояния сложных систем, можно считать инерционными, консервативными.

 

5.5. О некоторых общепринятых заблуждениях.

Принято считать, что в ходе эволюции постоянно возрастает разнообразие умопостигаемых структур [73]. Однако можно показать, что Д – И технологии могут и увеличивать, и уменьшать разнообразие мировых структур. Рассмотрим последовательность появления вещества с указанием его многообразия [238]: кварки (6 видов) – нуклоны (2) – ядра атомов и атомы (около 100) – молекулы (10¹⁰), – одноклеточные (около 3  • 10⁴) – клетки в организме (3 - 200) – организмы (1-2 •10⁶). Как видно, в этой последовательности нет монотонного возрастания разнообразия. Наблюдаются два пика разнообразия: у молекул, и у организмов. Максимум разнообразия приходится на молекулы.

Когда появилась первая клетка, разнообразие молекул на Земле уже было очень большим. Лишь за сотни миллионов лет в процессе филогенеза разнообразие видов живых существ выросло до некоторой равновесной величины. Одни виды вымирали, другие появлялись. Иногда жизнь на Земле почти исчезала в результате катастроф (резко снижалось разнообразие) [200], но в каждый конкретный отрезок времени количество типов химических соединений на Земле превышало количество видов живого вещества, а количество типов клеток всегда было существенно меньше, чем организмов. Начальный, быстрый рост разнообразия биосферы уже прекратился и под влиянием людей начал сокращаться. Таким образом, рост разнообразия не является инвариантом.

Следует обратить внимание, что классификация, каких либо явлений, всегда несовершенна. Чем сложнее объекты, тем больше в них содержится классификационных признаков, тем менее четкие классификации. Химические элементы, кристаллы классифицированы достаточно четко, но живые организмы, их сообщества, цивилизации до сих пор являются предметом спора. Этот факт также  препятствует  объективному определению «разнообразия».

Д – И технологии в процессе эволюции изменяют количество и качество (разнообразие) умопостигаемых элементов мира. Чтобы появился один сложный, большой агрегат, требуется истратить множество малых агрегатов. При образовании молекул уменьшается количество «свободных» атомов. Клетка  состоит из молекул. Организм – из клеток. Биоценоз – из организмов. Одна клетка синтезируются из миллиардов молекул разного типа. Каждая очередная интеграция сопровождается ростом размеров, массы и сложности новообразований, при этом снижается общее количество умопостигаемых объектов.

Разнообразие (качество) увеличивается как при интеграции, так и при  дезинтеграции. Интеграция сокращает количество древних структур (из нескольких образуется одна) и увеличивать разнообразие новых. Дезинтеграция всегда увеличивает количество и изменяет качество. Комбинации Д – И создают нелинейные изменения в составе мировых структур.

 При интегрировании различных ЭРов может произойти резкий «скачек» (мутация) в новое качество. Например, на стыке физики и химии возникла наука - физическая химия и т.п. Русская нация возникла  из слияния славян, угров, алан, тюрок [59, 60]. В мангровых зарослях обитают рыбы, с комбинированной системой дыхания и зрения. Они способны одинаково хорошо дышать и видеть, как на суше, так и в воде. Комбинация  колесного автомобиля и летательного аппарата привела к появлению транспорта на воздушной подушке и др.

Дезинтеграция редко приводит к новизне, обычно происходит возврат к прошлому. Распад химических соединений дает более простые, но известные молекулы. Расщепление ядра атома образует несколько других (известных) элементов с меньшей массой. Новизна может возникнуть только при последующих интеграциях (комбинациях) фрагментов

 Монотонный рост разнообразия нельзя увидеть даже в рамках отдельного эволюционного ряда. Например, ЭР атомов начинался с водорода и последовательно дополнялся до всей таблицы химических элементов, однако сегодня новые элементы не появляются, но наблюдается радиоактивный распад (уменьшение разнообразия).

Первые многоклеточные организмы состояли из нескольких типов клеток, теперь в организме человека около 200 разнообразных клеток. Будет ли происходить в будущем сокращение их разнообразия нам сегодня неизвестно.

Человечество появилось в Африке как ответвление от линии приматов. Затем экспансивно распространилось по всей планете, создав множество рас и народов, разнообразие которых уменьшается в результате вымирания, истребления, интеграции. Множество древних человеческих племен слились в крупные государства. Исчезают древние языки. Исчезнувших языков больше, чем появившихся.

Многообразные рептилии сократили свою численность и видовое разнообразие (остались черепахи, крокодилы, змеи, ящерицы и др.). Экологические ниши рептилий заняли млекопитающие. Трудно определить какой класс был более разнообразным рептилии или млекопитающие (вымерших рептилий изучают только по немногочисленным ископаемым остаткам).

Каждый вид существ возникал как мутант в среде предков. Новация (мутация) возникает только в результате «удачной» интеграции и (или) рекомбинации существующих элементов. Затем мутация охватывает всю  популяцию, Эволюционный ряд на первых стадиях роста увеличивается количественно и качественно, но на стадии стагнации наблюдаются обратные процессы.

Принципиально новое качество может возникнуть при случайных комбинациях ЭРов, и в результате целенаправленной деятельности человека. Какова роль случайности в эволюции?

Спектральные исследования космоса показали, что на расстояниях в миллиарды световых лет элементарный состав материи идентичен. Абсолютная идентичность атомов в разных частях Вселенной не может быть случайной и указывает на однородность мирового субстрата и однотипность алгоритмов синтеза. Подобные явления можно обнаружить и в более сложных объектах, например, белках, синтезированных в разных клетках. Белковая молекула синтезируется как одномерная цепочка аминокислот. Затем она  самопроизвольно скручиваться в трехмерную «конструкцию». Удивляет повторяемость этого процесса. Очевидно, линейная структура белка содержит «жесткий» алгоритм трехмерной самоорганизации, но только при определенных характеристиках окружающей среды. Изменение температуры и рН среды могут привести к денатурации белка.

Если предположить возможность любых комбинаций объектов и их сохранение, то мир должен становиться бесконечно разнообразным, однако это не наблюдается. Можно предположить несколько механизмов ограничения разнообразия.

1.         Следуя неизвестному жесткому алгоритму, образуются только устойчивые  структуры в ограниченном ассортименте (детерминизм).

2.         Образуется избыточное количество  структур различной «прочности», но «выживают» те, которые выдерживают «естественный отбор» на устойчивость. Другие распадаются

3.         Рост разнообразия прекращается в результате исчерпания исходного материала.

Первый механизм не реальный, т.к. известен факт существования нескольких изотопов, сопутствующих каждому химическому элементу, следовательно, их образование происходило вариативно. Какое количество их  возникло, и какое сохранилось выяснить трудно, но факт стохастизма можно зафиксировать.

Механизм 2 иллюстрирует ограничение роста разнообразия средствами среды (температура, давление, концентрация, наличие ресурсов). Этот механизм широко известен ученым.

Механизм 3 учитывает факт  ограниченности ресурсов, необходимых для протекания процессов. Перманентное увеличение разнообразия «нового» в ходе интеграции может происходить только при избытке «строительного материала». После его исчерпания строительства «нового» может осуществляться только из материала «старого». Кроме первородного акта интеграции все последующие интегративные процессы осуществляются из материала предшествующего уровня, что снижает его разнообразие.

Таким образом, разнообразие мира изменяется по сложной зависимости, но монотонного роста разнообразия не наблюдается.

Принято считать, что эволюция направлена на повышение сложности Например, «… эволюционные процессы идут к созданию всё более сложных организаций и структур путём интеграции различных, развивающихся в разном темпе структур, в эволюционные целостности» [101]. По Пригожину процесс развития  - это «последовательные переходы в системе диссипативных структур непрерывно возрастающей сложности».

Изложенный в нашей монографии материал (глава 2.1) приводит к  обратному выводу. Эволюция не является процессом усложнения. Природа стремится к простоте. Субстрат настолько сложен, что воспринимается как хаос.

Здесь уместно привести высказывание А. Пуанкаре: «….мы замечаем два явления, которые можно назвать взаимно противоположными: то за кажущейся сложностью скрывается простота, то, напротив, видимая простота таит в себе чрезвычайную сложность» [101]. Продолжим обоснование.

В свободном, колониальном существовании известно около 30 тыс. видов одноклеточных микроорганизмов, функции которых очень разнообразны. У простейших многоклеточных организмов всего 2-3 типа клеток, В человеческом организме около 200 типов клеток [84], которые узко специализированы и функционально проще, чем в колониях. Предсказать реакцию клеток организма проще, чем бактерий, плавающих в бульоне, по причине высокой подвижности последних. Следовательно, клетки организма сократили разнообразие своих функций. Альянс всегда выгоден возможностью специализации, более рациональным функционированием.

Объединение, агрегирование, интеграция являются механизмами возникновения новых структур, за счет уменьшения (свертывание разнообразия) прежних.

Это явление является инвариантом. Можно привести примеры из области культуры.«Явление человеческой культуры основано на ограничении степеней свободы отдельного человека. Культуры упорядочивают социальное насилие, заменяя множество форм насилия на ограниченное количество законных форм» [153]. Свободный экономический рынок имеет тенденцию «скатываться» к монополизму, и происходит упрощение его архитектуры. Социальные процессы подробнее будут исследоваться в главе 6.

Самоорганизация, уменьшение разнообразия форм конвективного движения в жидкости иллюстрировалось опытами Бернара. В среде с определенными параметрами вязкости, при «накачке» энергии конвекционные потоки организуются в структуры, напоминающие пчелиные соты [101].

Электрическое поле вокруг заряженного шарика имеет сферическую симметрию. При распаде шарика на части последние станут отталкиваться друг от друга. Предсказать направление движения их невозможно. Но поле, образованное двумя разноименно заряженными шариками асимметрично (диполь). При расщеплении одного из шаров направление движение фрагментов предсказуемо (в сторону другого). Предсказуемость результатов является свидетельством упрощения системы. Итак, интеграция двух зарядов приводит к уменьшению сложности.

Взаимодействие между отдельными молекулами стохастично, но сложные молекулярные комплексы (катализаторы) лимитируют избыточные формы движения. Ферменты живых систем еще более уникальны по своей избирательности.

Поведение человека в коллективе становится более детерминированным, целенаправленным. Объединение в систему предполагает сокращение степеней свободы элементов.

Синергетический принцип «снятия» сложности нашел практической применение в работах проф. А.А. Колесникова при конструировании сложных технических системам управления [102]. В ходе ряда математических преобразований осуществляется «свертывание» сложности, выявление нескольких параметров порядка, которыми легко управлять.

Рис. 5.1.2, моделирующий интеграцию ЭРов на примере плетения каната, также может послужить примером свертывания сложности. Клубок шерсти описать формальным языком труднее, чем канат, который имеет меньше значимых свойств, чем исходный клубок. Аналогичную эволюцию системных связей мы описывали в главе 4.2, где отмечалась тенденция уменьшения количества «мелких»  системных связей и возрастание доли интегрированных каналов связи, т.е. процесс укрупнения связей, «скручивания» системных связей.

Известным примером может послужить возможность описания поведения молекул газа в некотором объёме посредством всего двух параметров: «давление» и «температура». Такие параметры в синергетике принято называть параметрами порядка.

Итак, эволюция не является процессом усложнения. Осуществляется стремление к более простым формам организации по сравнению с первичным субстратом.

Выводы.

1.      Разнообразие мира велико, но монотонного роста разнообразия не наблюдается.

2.      Эволюция не является процессом усложнения. Осуществляется стремление к более простым формам организации по сравнению с первичным субстратом.

 

Инварианты Нелинейного Мира. Copyright © 2006 Попов В.П. All Rights Reserved