4.6. Цепные кольцевые процессы
Свойство оперативной информации передаваться на большие расстояния привело к появлению цепных процессов, замкнутых в цикл (контуры обратных связей). Например, это может быть замкнутый контур информации. Объект, отправивший информацию во внешнюю среду, получает ответ в виде информации, зависящей от посланной. Такие циклы информации стали основой многих процессов самоорганизации материи и являются необходимой частью всех процессов управления. Приведем примеры элементарных кольцевых информационных процессов из области физической химии.
В раствор вещества А поместим кристалл вещества А. Появление кристалла несет информацию о зоне, где имеется повышенная концентрация молекул А. Кристалл растворяется. При этом молекулы А с поверхности кристалла переходят в раствор. Эти молекулы есть отпечаток поверхности кристалла и являются оперативной информацией о наличии кристалла. Происходит взаимодействие кристалл – раствор. Одновременно идет обратный процесс. Молекулы из раствора высаждаются на поверхность кристалла. При определенном соотношении наступает равновесие. Сколько молекул А перейдет в раствор столько и вернется из раствора на кристалл. Молекулы циркулируют в системе раствор – кристалл сколько угодно долго. Это пример образовавшегося стабильного контура отрицательных обратных информационных связей. Если увеличивается поверхность кристаллов, то это приводит к интенсификации процесса растворения до тех пор, пока не наступит новое равновесие. Равновесие устанавливается в связи с тем, что растет концентрация молекул А в растворе, а, следовательно, интенсифицируется обратный поток информации (молекул) из раствора на кристалл. Имеет место самоорганизация, стремление системы к равновесию, управляемое контуром отрицательной обратной связи (процесс сохранения гомеостаза системы). Следует обратить внимание, что обратно на кристалл могут вернуться не только те молекулы, которые его ранее покинули, а аналогичные молекулы – аборигены раствора. В такой стохастической системе проследить траекторию перемещения каждой молекулы в контуре обратной связи не представляется возможным.
В более сложных системах, например в живых, контуры обратных связей вполне детерминированы. Нервная система это уже специализированный на приеме и передаче информации контур. Однако стохастические контуры, являясь эволюционными предшественниками детерминированных, не исчезли и в живых организмах, продолжая исправно исполнять свои «обязанности». Например, гуморальная информационная система, о которой разговор пойдет в следующих разделах. В гуморальной системе клетка через метаболизм передает информацию всем клеткам организма, но в первую очередь соседним. Запахи, ферромоны, звуки, свет, движения могут служить сигналами всем, кто их заметит и откликнется. У людей глашатай на площади и крики «на всю Ивановскую» также являются примером стохастических контуров обратных информационных связей. Приведенный пример с кристаллом демонстрируют так называемые отрицательные обратные связи, стабилизирующие систему в равновесном состоянии. Приведем примеры положительных закольцованных информационных цепей, переводящих объект в принципиально новое состояние и являющихся двигателем эволюции.
В
химии известны такие самоускоряющиеся усложнительные процессы взаимодействия
под влиянием образующихся продуктов реакции, которые играют роль катализаторов
(автокатализ). Чем больше возникает продуктов реакции, тем больше они ускоряют
процесс. Чем сильнее отклоняется от вертикали Пизанская башня, тем больше
ускоряется процесс её падения.
Известно множество типов
циклических процессов. Являются ли они порождением некого единого,
фундаментального процесса или это циклы разной природы. Мы пришли к выводу, что
эти циклы единой природы. Все они имеют общий процесс циклического
взаимоперехода причины (П) в следствие (С) и обратно.
А В
Рис. 4.6.1. Причинно-следственные циклические процессы.
Причина
атрибутивна, а следствие оперативно. Идет процесс взаимопревращения атрибутивной
информации в оперативную. Схематически этот процесс представлен на
рис.4.6.1. Где П – причина; С –
следствие. Цикл А замкнутый и стабилизирует систему. Цикл В – эволюционный
цикл, цикл разных состояний.
Покажем на некоторых примерах
единство всех колебательных, вращательных и других циклических процессов.
Рассмотрим качание маятника в
гравитационном поле. Выведем маятник из равновесия (качнем в сторону). Эта
причина привела к (следствию) появлению горизонтальной составляющей силы
тяжести, направленной в сторону равновесия. Горизонтальная составляющая стала
причиной движения маятника в сторону равновесия
(следствие). Движущийся маятник (причина) по инерции проскочит положение
равновесия (следствие). Это приведет к
отклонению в другую сторону и т.д. Имеем
замкнутый в пространстве цикл перехода причины (П) в следствие (С) или
развернутый во времени волновой процесс как на рис.4.6.1.В. Цикл изменения
состояния наиболее наглядно
иллюстрируется взаимными
переходами энергии магнитного
поля в энергию электрического поля на примере колебательного контура,
состоящего из катушки индуктивности и конденсатора [230]. Итак, сходство казалось бы столь разных
циклических процессов состоит в том, что во всех имеет место основной цикл
перехода причины в следствие и обратно. Отличие заключается в способе
реализации обратных связей. В простом
механическом маятнике следствие появляется неизбежно, детерминировано,
мгновенно, как реакция среды, реакция опоры и т.п. В сложных детерминированных
системах (кибернетические автоматы) обратная связь (следствие) появляется не
сразу, а после распознавания отклонения от гомеостаза, передачи сигнала
исполнительным механизмам и исполнения действия. При больших задержках во
времени отрицательная связь может превратиться в положительную. В
интеллектуальных системах обратная связь может носить стохастический, поисковый
характер. В зависимости от цели управляющей системы обратная связь может
отсутствовать, быть отрицательной или положительной.
Там, где есть неоднородности, всегда
«зашита» информация. Элементарные информационные циклы следует искать в
элементарных процессах на уровнях, где вещество находиться в первозданном
состоянии, т.е. в вакууме.
Самой элементарной формой
существования материи по современным понятиям является вакуум. Вакуум, являясь
основой всей материи, не может не участвовать во взаимодействиях с
актуальным Миром. Взаимодействие между
виртуальным и актуальным мирами может
быть циклическим. В качестве гипотезы можно предположить, что электроны на
атомных орбитах не являются их постоянными обитателями, а только вахтовыми
исполнителям. “Отработав” вахту и потеряв часть энергии, они с орбиты
возвращаются в вакуум, а на их место прибывают новые, энергичные. Такой цикл
позволяет объяснить постулаты Н. Бора, который продекларировал , что электрон
на орбите не теряет энергии, хотя и
взаимодействует с ядром, поэтому его орбиты это зоны устойчивого состояния
атома. Почему электрон не теряет энергию, объяснения не дается, просто
постулируется мысленная модель. В качестве рабочей гипотезы предлагается
объяснение этого феномена. Потеря энергии, вращающегося на орбите атома
электрона, компенсируется энергией
вакуума в ходе циклического энергообмена:
актуальный электрон – виртуальный электрон. Поэтому электрон это не частица
на орбите, а облако вероятных его местонахождений. Актуализация может
происходить в случайных областях “орбиты”.