Принципы фрагментации Мира

Принципы фрагментации Мира.
Попов В.П., Крайнюченко И.В.
Окружающий нас Мир неоднороден по своей природе [1]. С целью познания человеческое мышление фрагментирует Мир, выделяет объекты из окружающей среды, расчленяет их на подсистемы и элементы, исследует их функции и связи. Но поскольку каждый объект Мира связан со средой неисчислимым множеством способов, моделирование заключается в выделении из этого множества только существенных (с точки зрения наблюдателя) связей. Какие элементы вычленяются из среды, зависит от целей человека, и поэтому системный подход основывается исключительно на знаниях исследователя [ 2,3].
Произвольное членение объектов бессмысленно, т.к. не даёт возможности познавать Мир. Выделение подсистем, элементов, их структуризация предполагает проведение между ними мысленных границ и основывается на некоторой логике. Например, декомпозиция автомобиля на части способствует познанию, но превращение его в металлическую стружку создаёт информационный хаос.
Сознание ощущает объект как «отдельность», если он отличается от окружающей среды, какими - либо параметрами. Параметры могут быть физическими и функциональными. Например, водолаз замечает объекты, отличающиеся от воды коэффициентом преломления (лёд, камень, рыба и пр.). С помощью приборов можно регистрировать температурные границы, или области с разной скоростью течения воды. Одни и те же пространственные области в разное время года могут отличаться температурой и плотностью. Естественно, что пространственно – временной континуум может фрагментироваться по пространственному или временному признаку.
Пространственная фрагментация основывается на параметрических различиях некоторых объёмов материальной среды. Выделенные параметры очерчиваются геометрической границей, если это возможно. Например, молекула и её части (атомы) функционируют в рамках общего объёма. Глыба льда (пока не растает) имеет условно устойчивые границы. Фрагментация солнечной системы (планеты, астероиды, кометы) по параметрическим и геометрическим признакам идентична.
Существуют объекты с изменяющейся во времени геометрией. Например, граница стаи рыб или облака динамично расширяется, сужается, меняет геометрию. Колонна солдат имеет конкретные пространственные границы, но в бою колонна разворачивается в цепь, теряет чёткое пространственное положение.
Значительно чаще встречаются сложные системы, которые невозможно фрагментировать по пространственным признакам. Например, в смешанном лесу сосны, берёзы и другие деревья невозможно разделить непрерывной граничной линией. Соседние деревья могут принадлежать разным подсистемам. Геометрические границы некоторых социальных систем также очертить невозможно. Например, человек может работать как внутри своего офиса, так и за его пределами. Отделения и филиалы организации могут располагаться в любых участках планеты. Подсистема управления как паутина связей распределена в пространстве общественной организации, и провести её геометрическую границу не представляется возможным.
Объекты, функционально связанные, но, разнесённые в пространстве, сознание классифицирует по определённым параметрам и собирает в отдельных ячейках памяти. Например, описание всех хвойных деревьев тайги, находящихся на различных расстояниях, можно разместить на одной странице книги, а описание лиственных деревьев – на другой. На структурной схеме их обозначают отдельными условными фигурами и т.д. Итак, основным способом фрагментации мира является функционально – параметрический метод, иногда совпадающий с пространственным и временным методом членения. Пространственное членение наиболее наглядно.
Структурная схема любого объекта изменяется во времени. Для «молодых» организаций более характерно избыточное содержание разнородных элементов, т.к. поиск своего места под солнцем требует гибкости, изменчивости. После того, как наступит стадия зрелости, рациональности, удаляются избыточные элементы и связи. Распад организации (смерть) приводит к «растворению» её в окружающей среде [3].
Эволюция объектов осуществляется как изменение количества и качества составляющих элементов. Сознание различает стадии жизненного цикла, проводит условные временные границы. Историки также пользуется этим приёмом. Но членение по времени является ещё более неопределённым, чем деление по пространственным признакам. Достаточно задуматься, как провести границу между утром и днём, чтобы осознать трудности членения организации по этапам жизненного цикла.
Итак, универсальный способ фрагментации Мира ещё не создан. Наблюдатель самостоятельно выбирает способы членения в зависимости от поставленных целей и имеющихся знаний. Рассмотрим некоторые известные («стандартные») способы фрагментации Мира.
Мысль человека основывается на собственном социальном опыте. Социальные системы, как правило, управляются властными иерархами, поэтому ещё в древности сложился миф об иерархичности Мира. Понятие «иерархия» (вертикаль власти, подчинение) возникло в древней Греции. Применение этого понятия уместно в церкви, в социологии, теории бюрократии, теории организации, теории управления, но применение понятия «власть» для неживых объектов весьма метафорично. Однако эта метафора прочно укрепилась и в популярной, и учебной литературе. Современная модель устройства Мира ошибочно предполагает, что Вселенная построена иерархически, аналогично игрушечной «матрёшке» [4, 5]. Покажем, что структура Вселенной весьма условно может считаться иерархической и совершенно не аналогична «матрёшке». Но для начала разберёмся с общественной иерархией.
Следует обратить внимание, что общественная иерархия не имеет ничего общего с иерархией матрёшки. В матрешке надсистема (большая кукла, она же иерарх) геометрически включает в себя все починённые ей малые куклы. Но в социуме доминантная (властная) подсистема, и все подчинённые ей подсистемы являются функциональными частями целого общества. Подсистема власти не содержит в себе исполнительных подсистем. Они находятся за её пределами. Подсистема управления не имеет четкой, геометрически очерченной области существования, аналогично нервной и кровеносной системам пронизывает всё общество. Однако внутренняя структура отдельно взятой подсистемы управления может быть фрагментирована по иерархическому принципу и отдалённо напоминает «матрёшку» [6]. Проведём системный анализ «матрешки».
«Матрёшка» состоит из механически вложенных друг в друга слабо взаимодействующих, подобных кукол, разного размера. Взаимовлияние фигурок в матрешке неравноценное. Маленькую фигурку можно удалить и при этом внешний вид самой большой не изменится. Наибольшая кукла может считаться иерархом, так как служит сейфом, скрывает меньшие куклы от взгляда наблюдателя, создает эмерджентный эффект неожиданности, удивления. Объекты, из которых можно удалять (добавлять) элементы, назовём сейф – системами.
«Идеальные» сейф – системы в природе встречаются крайне редко. Примерами могут быть сейф – системы «дом – человек», «автомобиль – человек». Человек может покинуть дом, или жить в нём. Дом может существовать и без своего создателя. Водитель может заходить и выходить из автомобиля, управлять им. Известная в экологии система «паразит – хозяин» также может классифицироваться как сейф. Паразит может уходить и приходить к хозяину. «Хозяин» способен жить без паразита, и паразит может менять хозяина. Однако модель механически вложенных друг в друга структур слишком проста, чтобы адекватно описывать реальность.
Большинство природных объектов являются некоторым подобием сейф – систем. Назовём их псевдо сейф – системами. В «матрёшке» наибольшая кукла является иерархом и надсистемой, может существовать отдельно от вложенных в неё частей. Но, например, Солнце (целое) содержит в себе множество ядер водорода и гелия, но отдельно от них не существует. В отличие от «матрёшки» части создают целое, но целое не существует без частей. Однако, условно Солнце можно считать псевдо сейфом, т.к. из него без ущерба можно удалить (добавить) некоторое количество элементов. Для существования «псевдо сейф – систем» каждый элемент должен быть представлен некоторым множеством. Количество удалённых и вложенных элементов не должно превышать некоторую критическую величину, иначе система изменит свои свойства. Примерами псевдо сейф систем может быть биосфера, организм, общество, коммерческая фирма, армия и пр. В организме постоянно умирает часть клеток, но тут же восполняется новыми. В обществе смерть и рождение является нормальным состоянием. В коллектив вливаются новые специалисты и увольняются старые. Вода втекает и вытекает, но озеро существует.
Системы, состоящие из небольшого количества разных по функциям элементов, не являются псевдо сейф - системам. Если необходимый элемент присутствует в единственном числе, то его удаление может разрушить объект. Например, свойства молекулы зависят от свойств составляющих её атомов. Замена любого атома изменит свойства молекулы. Свойства атомного ядра зависят от количества входящих в его состав протонов и нейтронов. Потеря любого нуклона изменяет свойства атома. Потеря главнокомандующего для армии может привести к поражению, но потеря нескольких рядовых бойцов может быть незамечена. Поэтому по отношению к генералу армию нельзя считать псевдо сейф – системой, но по отношению к рядовым бойцам возможно. Итак, структура Вселенной не моделируется простым вложением частей друг в друга.
Другое отличие «матрёшки» от Вселенной состоит в том, что порядок её разборки на части прямо противоположен процедуре сборки. Но последовательность фрагментации современной Вселенной не совпадает с последовательностью её возникновения. Пути анализа и синтеза не обратимы.
В «стандартном» мировоззрении современная Вселенная фрагментируется в следующей последовательности: Вселенная, галактики, звездные системы, планеты, вещество планет, молекулы, атомы, ядра, нуклоны, кварки [4]. Однако порядок синтеза объектов Вселенной шёл в иной последовательности: кварки, нуклоны, ядра водорода и гелия, звезды, ядра тяжёлых элементов, вторичные звезды, молекулы, планеты, минералы, жизнь (биосфера) (рис.1) [4, 6].

Рис.1. Эволюционная фрагментация Вселенной.
Несовпадение анализа и синтеза объясняется тем, что современная Вселенная предполагается стационарной и анализируется без учёта её прошлых состояний. Однако развитие Вселенной нелинейно, не прекратилось до сих пор и идёт разветвлёнными путями. Для упрощения на рис.1 стрелками представлены «пучки» траекторий развития. Параллельно, почти одновременно возникали галактики, звезды, планеты. Процесс гибели и рождения звёзд продолжается до сих пор. Атомы синтезируются в недрах звезд и подвергаются радиоактивному распаду. Молекулы неустойчивы и все время участвуют в различных химических превращениях. Биосфера не завершила свой путь развития и т.п.
Многие эволюционные ряды живых организмов развивались параллельно, например, грибы, растения, насекомые, птицы, млекопитающие. Известны параллельно развивающиеся человеческие цивилизации, например, азиатские, европейские, американские.
Например, систему «организм» часто фрагментируют на органы, ткани, клетки. Однако эта схема слишком упрощает действительность. Дело в том, что клетки непрерывно изменяют свои функции. В ходе эволюции появлялись новые виды клеток, например, у человека, насчитывают около 200 видов клеток. Таким образом, некоторые клетки (как и звезды в галактике) эволюционно появлялись значительно позже, чем древние органы и организмы. Одновременно сосуществуют и древние и «молодые» клетки.
Сказанное поясняет, почему фрагментация Вселенной на известные структурные уровни несовершенна. На одном уровне размещаются объекты разного возраста. Например, на уровне «звезды» находятся и молодые, и старые светила. Одни звезды уже взорвались, другие превратились в белый карлик, третьи (как Солнце) находятся в «расцветет сил». Функционально они сильно отличаются друг от друга, но классифицируются одинаково. Итак, матрёшка не моделирует структуру Вселенной. Рассмотрим, в какой степени фрагментация Вселенной может считаться иерархической.
В звёздных системах центральное светило (Солнце) является доминантной подсистемой, т.к. в значительной мере определяло рождение, свойства и орбиты движения планет (подсистем). Мозг человека также может считаться иерархом. Вожак стаи животных определяет поведение стаи. Физические параметры Земли влияют на эволюцию биосфсеры.
Однако в приведенной выше структурной фрагментации Вселенной молекулу, например, нельзя назвать иерархом относительно атомов, т.к. свойства молекулы однозначно зависят от атомов (частей). Аналогично свойства атомов зависят от количества нуклонов в ядрах. Таким образом, нарушается принцип иерархии (доминировании «верха» над «низом»). Наоборот, части определяют свойства целого (надсистемы). Назовём такое состояние «обратная иерархия».
Однако в таких объектах как планеты, звезды, галактики влияние целого на свои части заметно. Однако и в этом случае можно показать, что доминирование целого над частями возникает не сразу. В стадии роста организации, пока целое ещё не сформировалось, части влияют на свойства целого. Например, свойства будущей звезды определяются массой гравитирующего газового облака. Количество атомов газа определяет судьбу будущей звезды. Очень массивные звезды завершают свой жизненный цикл взрывом. Средние - превращаются в белый карлик. Но после возникновения звезды её эмерджентные свойства (высокая температура) начинают влиять на реакции ядерного синтеза [8]. Целое начинает подчинять своему влиянию части (власть переменилась). В приведенном членении звезды различного возраста располагаются на одном структурном уровне. Одни из них ещё зависимы от своих частей, другие уже превратились в иерархов, поэтому единая иерархическая классификация невозможна.
Если человеческий социум стихийно образуется из вливающихся в него людей (например, освоение «дикого Запада»), то на стадии роста каждый индивидуум вносит в общество свою культуру, традиции, знания, опыт. Совокупность культурных элементов нелинейным образом определяет свойства социума. Позже неизбежно появляются доминанты, лидеры, иерархи, складывается некоторая «стандартная культура», социум и его лидеры становятся доминантами. Каждый новый индивид, входящий в «зрелы» социум, должен приспосабливаться к сложившейся среде. Таким образом, на стадии роста социум представляет анархию, в стадии зрелости – иерархию.
В современном обществе анархический процесс самоорганизация случается редко. Чаще некоторый пассионарный лидер (первичный иерарх) начинает собирать вокруг себя партию, команду, банду, диктуя правила игры. В таких случаях даже в стадии роста сохраняется иерархия «верха и низа». Ясно, почему понятие «иерархическое устройство» возникло из наблюдений за такими общественными системами.
Можно предположить, что древние общины избирали вождей (базилевс, рекс), делегируя им желательные для общества полномочия. Таким образом, члены общества влияли на центр управления. Позже властные полномочия стали узурпироваться центром управления. Современное стремление к гражданскому обществу увеличивает анархическую составляющую в социуме.
Мы приходим к мнению, что самоорганизация (анархия) в природе встречается чаще, чем иерархия. Даже в границах иерархических систем можно всегда найти подсистемы анархического устройства. Рассмотрим примеры.
Взаимодействие ядер элементов в недрах звезды носит равноправный, анархический характер. Атомы в узлах кристаллической решетки равнозначны, не доминируют друг над другом, находятся в альянсе. Биосфера, в целом, является организацией анархического типа. Лес, луг, озеро (биоценозы) являются анархическими организациями, в них трудно выделить доминантные подсистемы. Мировое сообщество также представляет собой систему, анархически связанных различных государств. Существуют экономически равноправные альянсы.
Иногда анархически организованные элементы могут создавать иерархию. Например, толпа, признав лидера, превращается в организованный отряд. Анархическая колония птиц во время сезонного перелёта приобретает вожака. Промышленный альянс, ставший корпорацией, приобретает центр управления. США постоянно претендуют на лидерство и пытаются доминировать в международном сообществе.
Однако любая иерархическая система обычно содержит некоторое количество анархических подсистем. На каждом иерархическом уровне во «властной пирамиде» соседствуют равноправные элементы, взаимодействие между которыми носит анархический характер. Например, в границах государственного регулирования экономики существует анархический (свободный) рынок. Культура, традиции независимо от государства создают анархический порядок (самоорганизация).
Следует обратить особое внимание на то, что во всех природных объектах есть анархические подсистемы, независимые от иерархической надстройки, но способные на неё влиять. Например, высокая температура звезды влияет на реакции ядерного синтеза, но не влияет на состояние нуклонов. Масса звезды практически равна массе нуклонов, т.е. её «анархический» фундамент чрезвычайно велик.
Планеты состоят из агрегатов атомов и молекул (минералы, горные породы) и отдельно от них не существуют. Не смотря на то, что движение планет подчиняется влиянию центральной звезды, структура атомов, из которых состоят планеты, не зависит ни от планет, ни от звезды. В анархическом фундаменте планеты находятся атомы, ядра атомов, нуклоны и более «тонкая» материя. Однако стохастический радиоактивный распад атомов в недрах планеты нагревает её, провоцируется движение мантии, изменяется климат, топология земной коры [5]. Итак, «анархический» фундамент может влиять на надстройку (обратная иерархия), части влияют на целое.
Частью планеты является биосфера и её составная часть – человек, который оказывает на биосферу очень сильное влияние. Считается, что живой организм устроен иерархически, состоит из органов, органы из тканей, а ткани из клеток. Клетки содержат органеллы, состоящие из белковых молекул. Отличительной особенностью организма от биосферы, планет и Солнца является наличие доминантных, управляющих подсистем (мозг, ДНК). Высшим иерархом становится не весь организм как система, а некоторый центр управления (подсистема). Но в живых организмах также есть свой «анархический фундамент». Влиянию мозга не подвластны атомы, процессы синтеза белковых молекул, строение генома, внутриклеточные процессы. Однако атомы, подвергаясь радиоактивному распаду, могут влиять на состояние мозга и всего организма, влиять на мутации генома. «Самопроизвольно» в ДНК могут активизироваться рецессивные гены, которые изменяют морфологию и поведение организма. Даже более сложные элементы - клетки, могут влиять на состояние мозга и всех систем человека. Примером является раковая клетка. Получается, что и в составе живого некоторые «низшие» элементы практически независимы от высших, но сами способны на них влиять.
«Объём» анархического фундамента природных систем увеличивается в зависимости от эволюционного «возраста». Самые древние системы (Вселенная в стадии Большого взрыва) способны были порождать кварки и нуклоны, т.е. целое влияло на части. Поздние звезды – светила своему влиянию подчиняли только ядра химических элементов, нуклоны вышли из под влияния. Более холодные планеты способны регулировать молекулярные химические реакции, ядерные реакции им уже не «по силам». Живые организмы свою управленческую иерархию распространяют только до уровня тканей и органов.
Итак, любой объект природы может быть описан как некоторая комбинация анархических, иерархических и обратно иерархических подсистем. Проведенный анализ показал, что «стандартная» фрагментация Вселенной не может считаться иерархической.
Итак, фрагментация Вселенной по параметрам и функциям является универсальной. Делимость» природных объектов является следствием эволюционных механизмов, в которых все новые, крупные образования возникают в ходе интеграции более мелких «предшественников». Представления о Вселенной, как о гигантской «матрёшке» являются ложными. Иерархия структур встречается значительно реже, чем анархия. Иерархическое членение применимо лишь для узкого класса объектов. Достаточно часто обнаруживается обратная иерархия, когда части влияют на целое. Чисто геометрическая фрагментация достаточно редка. Для глубокого анализа рекомендуется сочетать пространственную и временную фрагментацию.
Литература.
1. Попов В.П., Крайнюченко И.В. Философия неоднородностей. - М.: Труды членов РФО. 2004, N8, с. 6
2. Агошков Е.Б., Ахлибинская Б.В. Эволюция понятия система. // Вопросы философии, 1998, N7.
3. Крайнюченко И.В., Попов В.П. Системное мировоззрение. Теория и анализ. – Пятигорск. ИНЭУ, 1995.
4. Шустров В.Г. Эпистеме Мира. - Н. Новгород, Деколь. 1993.
5. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Под ред. Жукова М.Ф.- Новосибирск. ЮКЭА. 1997.
6. Малкин А.С., Мухин В.И. Исследование систем управления. – М.: Издат. дом ГУВШЭ. 2004.
7. Попов В.П., Крайнюченко И. В. Глобальный эволюционизм и синергетика ноосферы. - Ростов – на - Дону. СКНЦВШ. 2003.
8. Мизун Ю.В., Мизун Ю.Г. Тайны Вселенной. – М.: Вече, 2002.