4.4  Динамика переходных процессов. (п.п. 12, 13).

 

Мы осознаем, что невозможно в непрерывном пространстве  точно выделить «островок», не связанный с окружением. Но мы это делаем, сильно упрощая действительность. Можно ли четко сказать, где находится граница между атмосферой земли и «пустым» космическим пространством? Что такое куча песка? И сколько надо взять песчинок, чтобы она образовалась? Когда возникла Земля, если она возникла из постепенно сгущающейся космической пыли, и этот процесс до сих пор не прекратился (на Землю ежегодно из космоса выпадают сотни тысяч тонн космического вещества). Где граница индивидуального человека? Ограничивается ли человек кожей или продолжается за ее пределами в виде излучения (биополя)? Очевидно, что никто не может ответить на эти вопросы однозначно. Мы «режем по живому», проводим границы по своему усмотрению, упрощаем, чтобы понять. Но, поняв одно,  запутываем другое. Старый философский вопрос о соотношении логики и реальности. Мир, по-видимому, нельзя понять только с позиций линейной логики. Он может быть понят с позиций множества разных логик.

Известна, так называемая нечеткая логика (Л. Заде 1965г.) [99], исследующая переходы между структурами не как резкую границу, а как зону (область), где просматривается непрерывный спектр свойств. Понятие нечеткого множества вполне согласуется с нашими интуитивными представлениями об окружающем мире.  Можно утверждать, что в окружающем макромире и микромире нет четких границ. Достаточно проследить эволюцию представлений об электроне, чтобы понять смысл проблемы. Первые представления об электроне вначале: это очень маленькая, заряженная частица, которая вращается по строгой орбите вокруг ядра атома (Н. Бор). Затем электрон - это уже не орбита, а нечто размазанное в пространстве (облако вероятных его положений). Сейчас в наших представлениях электрон потерял свои границы, он и частица и волна. Где находится электрон?

Еще одна проблема переходов – это исторические процессы, характеризуемые понятиями «эволюция» и «революция». Принято считать, что революция - это быстрое изменение  какого-то качества. Эволюция – медленное, плавное изменение. Несомненно, что и революция протекает в рамках своего исторического времени, т.е. не мгновенно. Какими же численными параметрами мы можем отличить революцию от эволюции? Кроме того, любая эволюция – это сумма микрореволюций, как длинная лестница, состоящая из множества коротких ступеней. Субъективность оценок здесь очевидна. А когда нет обоснованных количественных критериев, то спорить не имеет смысла. Надо просто условно договориться, «от какого меридиана начинать отсчет времени».

Проблема переходных состояний усложняется (в дополнение к вышесказанному) еще и тем, что, анализируя переход от одного состояния  к другом, необходимо учитывать изменения сразу множества параметров состояния. Одни параметры первого множества могут количественно возрастать, другие – уменьшаться, а третьи оставаться неизменными. Для первых и вторых можно попытаться найти хотя бы условную границу перехода. Для третьих (неизменных) нет переходов вообще (см. иллюстрацию рис. 2.7).

Вообразите, что из 10 компонентов пахучих веществ парфюмеры создают аромат. Из этих же 10 веществ, но в других соотношениях, получается другой запах. При переходе от одного запаха к другому, плавно меняя концентрации всех 10 компонентов, можно получить сотни тысяч «переходных» запахов. Как провести границу между ними?  Этот «переход» по своему содержанию даже богаче и информативнее исходных состояний. Если детализировать процесс перехода, то можно обратить внимание на квантованность этого процесса. Иными словами концентрацию нельзя изменить меньше, чем на одну молекулу, поэтому изменение концентрации на одну молекулу в 1см3  можно считать скачком (революцией), а эволюцию одного запаха в другой считать суммой революций.

Описанное выше, касается сравнения организованностей, существующих в одном конкретном времени. Но если рассмотреть и сравнить объекты, стоящие на разных ступенях эволюции и являющиеся эволюционными последовательностями, развернутыми во времени, то можно кроме факта наличия плавного, непрерывного перехода проанализировать сам характер этого перехода.       На рисунке 4.4.2 поясняется, что имеется в виду. Эволюция с уровня 1 на уровень 2 может происходить скачком (рис. 4.4.2 а.). Этот способ, как мы уже обсуждали, является нереальным, т.к. любой процесс – это цепь событий  растянутых во времени. Можно переход совершить по линейной зависимости (рис.4.4.2 б.), и по S- кривой (рис 4.4.2 в.). Линейная зависимость маловероятна, т.к. является одной из многих сотен других вариантов. Самый вероятный переход по S – образной кривой, т.к. таких переходов может быть великое множество. Колебательный переход (рис.4.4.2 г) мы не рассматриваем, так как он состоит из последовательности S кривых и может быть сведен к  сумме вариантов рисунка «в». Попытаемся доказать, что наиболее типичные эволюционные переходы S – образны  (вариант 4.4.2 в).


 

                     

                          2

               

 

                         

                           

                          1

 

 

 

                                                            Время

                            

Рис. 4.4.2. Варианты эволюционных переходов

 

Начнем с рассмотрения эволюционных процессов относительно недалекого прошлого. Остановимся на гипотезе 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. [88]. И за какие-то 500 тысяч лет возник резкий скачок качества. Обезьяна стала человеком. Кроманьонцы (60-40 тыс. лет) по интеллекту, объему мозга видимо не сильно отличались от нас с вами. Эволюцию мозга гоминид в плейстоцене следует считать одним из наиболее бурных процессов эволюции. Человек, появившись на Земле в небольших количествах (100-300 тыс. особей), сейчас размножился до 6 млрд. человек. Академик С.А. Капица построил количественную модель увеличения численности людей [107], которая также выглядит, как S - образная кривая. Следует думать, что каждый эволюционный переход при моделировании будет выражаться количественно отличающимися зависимостями, но качественно - это будут S-образные кривые. Найденные закономерности позволяют естественным образом объяснить невероятно резкий скачок в развитии мозга приматов в плейстоцене. Этот  факт породил идею «вмешательства извне». Но многие исследователи делали попытки объяснить прыжок к разуму, например, собирательными наклонностями прачеловека [34],  вспышкой сверхновой звезды [58, 102], инверсией магнитного поля Земли, адаптацией к тепловому стрессу [32, 137], высоким уровнем метаболизма [118]. Однако в соответствии с нашей концепцией,  этот скачок к разуму рано или поздно должен был бы осуществиться на долгом пути эволюции биосферы без вмешательства внешних причин, а в соответствии с S- логикой развития.  Гонка к разуму шла не только среди приматов. Известны интеллектуалы в море (дельфины, киты), моллюски (осьминог), и среди птиц (врановые, попугаи) [211].

Обратимся к более древнему периоду эволюции нашей Вселенной [307]. Когда быстро за 300 секунд сформировался микромир, возникли атомы водорода и гелия и теперь уже многие миллиарды лет Вселенная наполнена этими атомами. Количество атомов водорода и гелия изменяется мало (из водорода идет синтез тяжелых  ядер в недрах звезд). Опять наблюдается S - образная переходная кривая.

Небесные светила – звезды образовались также по S -образной зависимости. Однородная первичная водородно-гелиевая плазма в результате случайных флюктуаций начала расслаиваться. Небольшие уплотнения стали «стягиваться» в шары гравитационными силами. Шары чем больше уплотнялись, тем больше росли гравитационные взаимодействия. Процесс лавинообразно развивался до тех пор, пока не возникли плотные газовые раскаленные шары (солнца). Сжатие было остановлено силами внутреннего давления, стремящегося расширить объект. Равновесие гравитации и давления сохраняет звезду от разрушения несколько миллиардов лет (стабильная фаза) [69].

 

Теоретическое объяснение этому S-феномену кроется в следующем. Существует закон сохранения гомеостаза для сложных систем. Каждая система (объект) «сопротивляется» попыткам его изменить (разрушить). В неживой природе это  проявляется как принцип Ле - Шателье, закон инерции, правило Ленца для магнитных полей, самоиндукция и т.п. [103].


 

 

                                2

 

 

 

 

 

                                 1

 

             

 

 

 

 Рис.4.4.4. Пример S - образного перехода с уровня 1 на уровень 2.

 

 В живых объектах можно увидеть еще более богатый набор средств самосохранения. Когда «давление» внешней среды начинает нарастать, то внутри системы, стремящейся сохранить свой гомеостаз, происходят некоторые изменения, противодействующие внешнему давлению, и система, хотя и с изменениями, сохраняется. Этот процесс проявляется как пологий начальный участок а – б на S – образной  кривой (рис. 4.4.4). Когда внешнее воздействие превышает порог самосохранения, то система начинает катастрофически видоизменяться. Ведется поиск новых вариантов существования (участок б-в). Этот процесс должен завершиться до исчерпания ресурсов внутри системы. Если цепная реакция поиска (линейная или разветвленная) успеет завершиться положительно и система найдет новый аттрактор до исчерпания ресурсов, то произойдет стабилизация и выход на новый уровень сложности (участок в-г). В зоне крутого изменения состояния система становится более разнообразной, стохастичной, ведется эксперимент, поиск. Удачный вариант, заняв новую устойчивую нишу, теряет активность и стабилизируется до очередного «прыжка».

Участок б-в можно разбить на множество переходных состояний, существующих  в течение достаточно короткого времени. Возникает крутая «лестница» состояний. Именно так многоступенчатая ракета, поочередно  использующая ступени и отбрасывающая их после истощения горючего, достигает заветной цели. Крутой участок эволюционной кривой почти не оставляет следов в истории, т.к. промежуточные структуры, запустив очередную ступень развития, отмирают и распадаются. За время своего короткого существования они не успевают оставить достаточно заметного количества «следов».

В ходе этого восхождения возможны два варианта. Если поиск не приведет к устойчивому аттрактору, то скачек останется не реализованным и можно говорить о тупиковой ветви эволюции. Или же, взбегая по крутой лестнице, измененная система найдет свою стабильную нишу, в которой просуществует достаточно долго (но не вечно). Пунктирные кривые на рисунке 4.4.4 обозначают «вымирающие» фазы.

Очевидно, что крутые участки кривой развития не могут существовать очень долго, ибо тогда они занесут систему в бесконечность, что абсурдно, поэтому за крутым взлетом всегда наступает стабилизация, равновесие. Причина равновесия - это баланс между потребностями системы и возможностью их удовлетворения. Приведем примеры.

Любые живые организмы, размножаясь в геометрической (или другой) прогрессии, стремятся к экспансии, стремятся захватить максимум территории и ресурсов. Но ни территории, ни пищевые ресурсы не являются бесконечными, поэтому рост должен неизбежно прекратиться. Борьба за ресурс поддерживает баланс между хищниками и их жертвами [222]. Простейшая диатомовая водоросль при неограниченном росте за восемь дней способна увеличить свою биомассу до размеров земного шара [46,47]. Но её рост вырождается при исчерпании ресурсов питания. Таким образом, новое явление зарождается в недрах старого вначале незаметно. Его замечают, когда его уже много и оно бурно растет. Затем наступает период стабилизации и спустя какое-то время -  распад (умирание). Именно так. Л. Гумилев описывает развитие этносов [72, 73].

 Посмотрим теперь на демографические кривые роста численности населения Земли. На двадцатый век пришелся период крутого подъема, затем к середине двадцать первого века ожидается стабилизация на уровне 12±2 млрд. человек. Далее должен начаться спад [44, 107]. Аналогичный бум человечество переживает на стыке веков и в мире информационных технологий. Сейчас наблюдается крутой подъем [1], нарастание объёма оперативной информации. Следовательно, можно скоро ожидать стабилизацию этого процесса и выход на пологий участок S - образной  кривой. Найденные закономерности позволяют прогнозировать бифуркации, которые должны проявиться в ходе развития человечества. В целом схему эволюции можно представить как каскад S – образных переходов, однонаправленных на усложнение.

Направленность эволюции вызвана асимметрией сил притяжения и отталкивания, непрерывным однонаправленным изменением окружающей среды. Например, глобальное расширение и охлаждение Вселенной,  охлаждение Земли, замедление ее вращения, приближение к Солнцу и Луне, уменьшение радиоактивного фона (распад) и т.п. Не исключено, что совокупное изменение условий на Земле (космических, земных, региональных и т.п.) порождает циклы биосферной активности. Циклы накладываются друг на друга, создавая сложный алгоритм эволюции.

На основании описанных закономерностей можно предполагать, что будут найдены более древние предки всех современных видов живых существ, в том числе и человека. Можно ожидать, что живые доклеточные существа были на Земле задолго до образования клеток. (~ 3,8 млрд. лет назад). Живые молекулы способны были существовать, вероятно, и до образования жидкой воды.


 

 

Подпись: Уровни сложности.

 

 

                                                         

                                                                                               

                                                                                 

                                                                        

                                       

 

 

 

 

 

 

 

Эволюционное  время

 

            Рис. 4.4.5.  Пример нечеткого перехода неживое-живое.

 

Учитывая вышеизложенное, считаем целесообразным решением вместо границ объектов, явлений, иерархических уровней выделять переходную мезозону, куда попадают все промежуточные формы (мезоформы). Такого рода парадигма давно сложилась в физической химии композиционных материалов [251],  где отказались  от понятия четкой границы различных компонентов в смесях полимеров, заменив ее мезофазой. Этот подход снимает множество спорных вопросов. На рисунке 4.4.5 приведена схема перехода «жизнь – нежизнь».  Введение переходной мезозоны снимает проблему переходов «жизнь – нежизнь», «человек – животное». 

 В связи с изложенной концепцией можно внести некоторые изменения в представления о бифуркациях, как точках, где система осуществляет выбор нового пути развития или новой формы существования [94, 137, 277]. На самом деле нет точки бифуркации, есть зона перехода, растянутая во времени. Поэтому вид бифуркационных переходов также может быть  смоделирован S - образной кривой

    В свете изложенного, интересно вспомнить об известной модели развития, которая напоминает спираль. На спирали нет разрывов, следовательно, нет границ переходов. На спирали нет четких иерархических уровней. Все витки равноправны. Спираль адекватно моделирует эволюцию. Но витки спирали должны быть неравномерны.

Рассмотрим проблему происхождения человека. Пытаются найти границу эволюционного перехода между приматами и человеком. Где закончилась обезьяна  и начался человек? Постановка вопроса бессмысленна. Такой границы просто нет.  Можно сколько угодно спорить был ли австралопитек «низшим» человеком или «высшей обезьяной». Этот спор не имеет смысла по выше указанным причинам. Просто не существует объективного определения, что есть обезьяна, а что человек. Все определения субъективны (как хочу, так и определю).

Обычно различия видят в наличии разума у человека и отсутствии его у животных. Но сейчас уже только ортодоксы продолжают утверждать, что разум у животных отсутствует, что у животных нет психики. У животных есть своя «животная» психика, а у человека другая, «человеческая» психика [147]. Одна плавно переросла в другую в ходе эволюции и границы между нами нет. Инстинкты животных - это тоже технологии адаптивного выживания, как и «разумно» принятые решения у человека. Инстинкты - это предшественники разума.

Другая спорная проблема - это зарождение жизни на Земле. Появилась ли жизнь на Земле, или она была занесена из космоса (гипотеза панспермии)? Покажем с позиции нечеткой логики, что жизнь на Земле есть следствие цепи космических процессов и жизнь (или ее составляющие) была занесена из космоса. Рассуждаем следующим образом. 

Земля образовалась из космической пыли и газа. Из космоса на Землю вместе с пылью были занесены органические соединения – составляющие живой клетки. Ранее мы доказали, что между ассоциациями молекул и клеткой нет резкой границы, следовательно, процесс возникновения клетки начался в космосе еще до образования Земли,  а затем продолжился на Земле. Если иметь в виду живую клетку в том виде, какой нам известна, то она, конечно, появилась на Земле (Космос для нее убийственен). Но предшественники клетки, которыми являются и органические молекулы, и неизвестные протобионты,  попали на Землю из Космоса.  Кстати, наш великий соотечественник В.И.Вернадский считал, что жизнь на Земле была всегда [46,47].

Выводы.

1.                 В ходе эволюции, переход от простых форм к сложным формам происходит плавно.

2.                 Между относительно устойчивыми состояниями система проходит множество промежуточных форм, также как между семенем и растением переход всегда плавный.

3.                 Границ между устойчивыми состояниями принципиально нет, они   проводятся субъективно, условно.

4.                 Промежуточные состояния, как правило, нестабильны, недолговечны и исторических следов не оставляют.

5.                 Графически характер перехода лучше всего изображать S – образной кривой.

6.                 Отказ от существования границ делает бессмысленными споры о границах переходов:  жизнь – нежизнь, человек – животное, инстинкт – разум.

7.                 Целесообразно вместо понятия граница перехода ввести понятие мезосостояния, мезоформы (промежуточной формы).

8.                 Если наблюдается резкое ускорение эволюции какого-либо параметра, то в недалёком будущем следует ожидать стабилизации ситуации и новой бифуркации. (Метод прогнозирования)

 


Следующий раздел



 



Хостинг от uCoz