Дельфис

Введение

Человечество издавна пыталось осознать секреты мироустройства. Принцип единения противоположностей, как фундаментальный принцип мироустройства, проходит основной линией во многих философских школах. Ретроспективы этих воззрений в очень кратком изложении сводится к следующему.  Многие ученые считают, что число "три" играет удивительную и таинственную роль в истории человеческой культуры. Практически у всех народов мира этому числу придается особое значение. Многие мыслители указывали на то, что троичность и бинарность неразрывно связаны и являются первичными сущностями. При этом третье не является самостоятельным и независимым, а есть результат взаимодействия двух первичных сущностей. Третье, выступая в качестве синтеза, вбирает в себя противоположности и представляет собой единство противоположностей. В фундаментальной триаде нельзя считать до трех, к ней не применимы правила арифметики. В этом состоит сложность понимания триад, в этом вся кажущаяся их парадоксальность и вся таинственность логики троичности.

1. Древние истоки системности

Учение о двух началах, лежащих в основе всего сущего, идет от Анаксимандра Милетского (≈570 л. до н.э.), Парменида (≈500 л. до н.э.) и Гераклита (≈490 л. до н.э.).

Анаксимандр Милетский считал, что в основе мира лежит апейрон, вмещающий противоположности по типу светлого и темного, теплого и холодного. Чувственный мир по Пармениду – это смешение противоположных начал – огня и земли, светлого и темного, горячего и холодного. Согласно Гераклиту – «вечное становление» возможно как единство противоположностей [2].

Пифагор (≈520 л. до н.э.)  также считал, что мир состоит из противоположностей. Согласно воззрениям Пифагора то, что приводит противоположности к единству и создает все в космосе, - есть гармония. У пифагорейцев гармония - есть согласие противоположностей и выступает как единство мужского и женского начал. Они считали, что гармония является божественной и заключается в числовых отношениях.

По Платону (≈320 л. до н.э.) истина достижима посредством сведения противоречащих сторон в единое и целое. У Платона “третье есть единство обоих”. Плотин (≈250 л. до н.э.) продолжил учение Платона о триаде.

Дальнейшее развитие этот принцип мироустройства получил у Гегеля (1770-1831 гг.) – у него связь противоположностей и единого есть фундамен- тальная характеристика развития. Всякий процесс развития Гегель связывал с триадой: тезис – антитезис – синтез. У Гегеля триада становится основным диалектическим принципом развития. Триада Гегеля схематично представ- лена на рис.1.

^{Рис.1. Триада Гегеля [2]}

 

Символ Великого Предела ТАЙ ЦЗИ тоже объединяет две противопо- ложных, взаимодополняющих категории Инь и Ян в единое целое. Это  фундаментальный принцип мироустройства и дуализма мира  в китайских представлениях. Объединение Инь и Ян в круговой символ ТАЙ ЦЗИ есть то третье, чему аналогом выступает синтез в триаде Гегеля.

Аналогичный анализ можно провести и для Священного календаря Майя, который представляет собой конфигурацию Бинарного Триплета. Структура из 52 ячеек – есть "первичная резонансная структура, общая для всех процессов и систем". В ней двойственность и тройственность тесно переплетены между собой. Это графическое представление универсального космического кода [1].

Святая Троица представлена в христианстве как Животворящая и Живоначальная. В научном сообществе возникло скептическое отношение к Святой Троице. ибо Человек не в состоянии представить себе единого Бога в трех ипостасях. Наиболее трудно логически осмыслить такие качества Святой Троицы, как ее неслиянность, нераздельность и единосущность [1]. Однако, именно все эти качества, как будет показано далее, и окажутся важнейшими при описании мира систем

2. Аналогии фундаментальных триад в природе

С позиций современной физики базовыми кирпичиками всей материи являются фермионы. Фермионы имеют полуцелый спин; для всех известных элементарных фермионов он равен ½. Каждый фермион имеет свою собственную античастицу. Они классифицируются по своему участию в сильном взаимодействии. Согласно Стандартной модели, существует 12  элементарных фермионов: шесть кварков и шесть лептонов.

Кварки имеют цветовой заряд и участвуют в сильном взаимодействии. Их античастицы называются антикварками. Существует шесть ароматов

кварков (по 2 в каждом поколении). У всех кварков есть также электрический заряд, кратный 1/3 элементарного заряда. В каждом поколении один кварк имеет электрический заряд +2/3 (это u-, c- и t-кварки) и один — заряд −1/3 (d-, s- и b-кварки); у антикварков заряды противоположны по знаку. Кроме сильного и электромагнитного взаимодействия, кварки участвуют в слабом взаимодействии [6]. Кварки самостоятельно не существуют – они объединяются в простейшие системы. И здесь сразу же проявляется триадный принцип.

Например, нуклоны состоят из трех квар¬ков (например, протон – uud, нейтрон – udd), а мезоны – из кварка и антикварка (например, π+-мезон – u, π--мезон – d). Чтобы избежать противоречия с принципом Паули, при обсуждении структуры  Ω-(sss)-, Δ++(uuu)- и Δ-(ddd)- барионов  было введено новое квантовое число "цвет", принимающее три значения, условно названные "красный", "зеленый", "синий", причем сумма этих цветов дает бесцветное состояние, т.е. состояние, в котором квантовое число "цвет" равно нулю. Взаимодействие кварков осуществляется путем обмена бозоном, названным  глюоном. Это нейтральная безмассовая частица. Главная характеристика ее – цветовой заряд, грубый аналог электрического заряда. Однако вместо двух типов электрических зарядов, названных "плюс" и "минус", в квантовой хромодинамике имеется три цветовых (сильных) заряда – "красный", "синий", "зеленый" и три соответствующих антизаряда. Сильный заряд кварков может принимать три значения. Взаимодействие между кварками сводится к обмену цветом, т.е. к обмену глюоном. Можно представить, что глюон составлен из двух цветов – цвета и антицвета

Среди элементарных частиц оказался целый класс частиц, получивших название "лептоны". Они также являются фундаментальными частицами, т.е. не имеют структуры. Их шесть: три заряженных е, μ, τ и три нейтральных νe, νμ, ντ. Лептоны участвуют только в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Лептоны и кварки с полуцелым спином J = (n+1/2)ћ, n = 0, 1,... . относятся к фундаментальным фермионам. Наблюдается удивительная симметрия между лептонами и кварками: шесть лептонов и шесть кварков [6]:

В физике элементарных частиц известно уникальное явление, когда две абсолютно симметричные частицы – электрон и позитрон, вопреки ожидаемой мгновенной аннигиляции, образуют новую частицу – позитроний, которая существует очень малое время.  Он был впервые экспериментально идентифицирован в 1951 году Мартином Дойчем. Это связанная квантово- механическая система, состоящая из электрона и позитрона.

В зависимости от взаимного направления спинов электрона и позитрона различают ортопозитроний (спины сонаправлены, суммарный спин S=1) и парапозитроний (спины противоположно направлены, суммарный спин S=0). Позитроний представляет собой систему двух тел, и его поведение и свойства точно описываются в квантовой механике.

Это образование является абсолютно симметричным физическим объектом. На примере его возникновения в физике изучаются важнейшие виды симметрии – зарядовая симметрия (С–инвариантность) и зеркальная симметрия (Р – инвариантность). Если рассматривать взаимодействия этих элементарных частиц с позиций аналогий, то видно проявление того же гегелевского принципа единения противоположностей [2].

Таким образом, в мире физики элементарных частиц мы имеем много аналогов философии древних триад.

Точно такой же схемой можно представить не менее фундаментальный процесс, связанный с электромагнетизмом. Максвелл открыл в 1864 году электромагнитное поле, которое тоже представляет собой единение двух составляющих – электрической и магнитной. И в этом случае схема полностью адекватна древнекитайской триаде, гегелевской триаде и триаде микромира.

Такая же аналогия прослеживается и при слабых взаимодействиях. Впервые слабые взаимодействия наблюдались при β-распаде атомных ядер. И, как оказалось, эти распады связаны с превращениями протона в нейтрон в ядре и обратно: р → n + е+ + νe, n → р + е- + νe ‾. Возможны и обратные реакции: захват электрона е- + р → n + νe или антинейтрино νe ‾ + р → е+ + n. Здесь снова мы наблюдаем реальную аналогию философии триад.

Принцип единения противоположностей можно продемонстрировать на примере процесса двойникования кристаллов, характерного для минерального мира. Структура двойниковых образований является зеркальным отражением атомной структуры материнского кристалла. Объединение зеркальных двойниковых образований, приводящее к появлению двойников, очень распространенное явление в Природе

В биологической эволюции точно по такой же триадной схеме происходит слияние мужской и женской половых клеток – гамет, в результате чего образуется – зигота, способная развиваться в новый организм. Зигота образована объединением полярных гамет [2].

Заметим, когда есть гаметы, то еще нет зиготы, когда есть зигота, то уже нет гамет. Таким образом, несмотря на то, что в основе тройственности часто лежит фундаментальная бинарность, сама триада отображает динамический принцип. В этом отношении триада Гегеля наиболее выразительно отображает механизм развития и становление третьего признака из двух противоположностей.

Точно по такой же схеме в биологии происходит редупликация – процесс самовоспроизведения, самокопирования нуклеиновых кислот. В основе механизма редупликации лежит комплементарность. По Дж. Уотсону комплементарность возможна, если молекулы имеют комплементарные структуры, так что выступающая группа (или положительный заряд) на одной поверхности молекулы соответствует полости (или отрицательному заряду) на другой.

Комплементарность, представленная фундаментальной триадой, по типу: тезис–антитезис–синтез, является единственным универсальным химическим механизмом матричного хранения и передачи генетической информации. Не случайно именно на этом фундаментальном принципе построены механизмы удвоения генетического материала [2].

Подтверждение принципа триадности можно наблюдать и на полевом уровне организации материи, и на уровне элементарных частиц, и в мире минералов, и на уровне живой природы, и даже в космосе, на примере двойных звезд и двойных галактик. Это не что иное, как универсальный природный принцип организации материи (рис.2).

^{Рис.2. Универсальный природный принцип, построенный на логике троичности, единый для всех уровней организации материи [2].}

 

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что закономерности, полученные в триаде Гегеля, в календаре Майя, в Святой Троице и в символе ТАЙ ЦЗИ, находят реальные подтверждения в современных исследованиях и относится к динамическим процессам самоорганизации и развития материи.

4. Принцип дополнительности

Параллельно развитие представлений о специфике самоорганизации и зарождения материи получило в одном из важнейших принципов квантовой механики, сформулированном в 1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классичес- ких понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины [5].

Несколько позже в 1931г. Куртом Геделем была доказана так называемая теорема о неполноте дедуктивных систем. В соответствии с выводом Геделя - система либо непротиворечива, либо неполна. Вот что пишет по этому поводу В. В. Налимов: "Из результатов Геделя следует, что обычно используемые непротиворечивые логические системы, на языке которых выражается арифметика, неполны. Существуют истинные утверждения, выразимые на языке этих систем, которые в таких системах доказать нельзя. Следовательно, никакое строго фиксированное расширение аксиом этой системы не может сделать ее полной, - всегда найдутся новые истины, не выразимые ее средствами, но не выводимые из нее. Общий вывод из теоремы Геделя - имеет громадное философское значение - мышление человека богаче его дедуктивных форм  [4].

Позднее, уже в ХХ веке, Вернером Гейзенбергом было сформулировано так называемое соотношение неопределенностей. Согласно этому положению невозможно равным образом точно описать два взаимозависимых объекта микромира, например координату и импульс частицы. Если мы имеем точность в одном измерении, то она будет потеряна в другом. Принцип дополнительности имеет фундаментальное значение в методологии культуры ХХ в., обосновывая релятивизм познания, что в культурной практике закономерно привело к появлению феномена постмодернизма, который идею стереоскопичности, дополнительности художественных языков возвел в главный эстетический принцип [3]

Принцип дополнительности - это, признание того, что четко построенные логические системы - это метафоры - они задают модели, которые ведут себя и как внешний мир, и не так. Одной логической конструкции оказывается недостаточно для описания всей сложности микромира.

5. Принцип системности

Наиболее ярким продолжением принципов философских триад и принципа дополнительности явилось появление науки о сложности и сложных системах [1]. В последние годы мировая научная общественность пытается объединить свои усилия по координации научных исследований в данном направлении [1]. Так уже в 80-е годы сложилась специальная научная дисциплина, названная теорией сложности. Наука о сложных нелинейных процессах (Nonlinear Science, Science of complexity, Science of Chaos) находится сейчас лишь в начальной стадии стремительного роста, о чем свидетельствует бурное развитие этой отрасли в США. Проблемы сложных нелинейных систем, в том числе биологических, изучаются во всех крупных университетах Европы и Америки.

В 1984 году был основан Институт Санта Фе в Нью-Мексико, а двумя годами позже – Центр изучения сложных систем в университете штата Иллинойс. Последний возглавил Стивен Вольфрам, автор бестселлера «A new kind of science» («Наука нового типа»). Это два крупнейших центра, где профессионально занимаются междисциплинарными исследованиями сложных систем с участием специалистов разных специальностей – экономистов, биологов, физиков и математиков. Центр в Лос-Аламосе насчитывает около 2000 исследователей.

Российские исследователи также получили базовые результаты в этой области. Достаточно вспомнить открытие химической реакции Белоусова-Жаботинского (МГУ и Пущино), которой в мировой литературе посвящены тысячи статей, исследования Арнольда (МГУ) по математической теории катастроф и сценариев перехода к хаосу, Кринского и Иваницкого (Ин-т Биофизики РАН в Пущино) по исследованию автоволновых режимов в нервном волокне сердечной мышцы, модели процессов морфогенеза и внутриклеточного движения профессоров МГУ Чернавского и Романовского, исследования по контролируемой термоядерной реакции в ИПМ РАН (акад. А.А. Самарский, чл.-корр. С.П. Курдюмов) и др.

В 1995 г. в МГУ им. М.В. Ломоносова создан Институт математических исследований сложных систем МГУ во главе с академиком РАН, Ректором МГУ, профессором В.А.Садовничим.

Сейчас мы можем утверждать, что весь мир состоит из не видимых полевых форм энергии и видимых систем, которые последовательно возникали после Большого Взрыва [1]. Это гигантский ряд все усложняющихся систем:  1) субэлементарными частицами являются лептоны (электроны, мюоны) и кварки; 2) из систем кварков состоят барионы (3 кварка) и мезоны (2 кварка); 3) самая малая система элементарных частиц - атомное ядро, состоящее из нуклонов. в зависимости от числа нуклонов возникают разные ядра – нуклиды; 4) атом – система нуклидов и электронов; 5) молекула – система атомов; 6) кристалл и клетка – система молекул; 7) порода – система кристаллов; 8) планетное тело – система пород; 9) Солнечная система – совокупность планет, спутников планет, комет, астероидов и др.; 10) звезда – большая, но простая система; 11) системы звезд – скопления, ассоциации; 12) млечный путь – система звезд, звездных скоплений и туманностей; 13) галактики – огромные системы звезд; 14) системы галактик – группы, скопления, сверхскопления; 15) Вселенная – огромная система сверхскоплений галактик.

Здесь первичными строительными кирпичиками выступают элементарные частицы, имеющие возможность создавать бинарные и тройственные структуры: лептоны, барионы (2 кварка) и мезоны (3 кварка), а также фундаментальные взаимодействия. От них начинается дальнейшее усложнение систем.

Важно то, что системы любого уровня квазиоткрыты и взаимодей- ствуют друг с другом дистантно (с помощью полей) или контакно, что делает мир систем не только нелинейным, но и логически понятным с точки зрения принципов его усложнения.

Эволюцию биологического мира также можно представить, опираясь на аналогичную последовательность: Элементаpные частицы ® Ядpа ® Атомы ® Молекулы ® Макpомолекулы ® Микpобы ® Колонии микpобов ® Оpганизмы ® Социальные стpуктуpы.

Итак, рассмотрим в какой мере понятие системы на современном уровне отражает и древние триадные представления о мироустройстве и принцип дополнительности и современное понимание сложности мира [1].

Система – совокупность элементов, объединенная общей функциональной средой и целью функционирования и наделенная новым не свойст- венным только отдельному элементу  качеством самой системы. Здесь не работает принцип аддитивности 2+2>4. Элементы объединены функциональными связями и число связей больше числа элементов, так как дополнительными становятся топологические или формообразующие связи. Для простейшего случая минимальное число элементов 2 или 3, а число связей соответственно 3 и более. Важнейший аспект – цель функциониро- вания или цель эволюции. Для живой природы – это продолжение рода и удовлетворение потребностей. Для человека добавляется еще удовлетворе- ние социальных потребностей. Для неживой природы – следование законам, в поле действия которых системы находятся.

Итак, уже здесь самоорганизация на уровне зарождения начинается с первичных ячеек триадности и приниципа дополнительности действующего на квантовом уровне. И это касается не только микромира – принцип применим к явлениям самоорганизации и мезомира и макромира. Это будет показано далее.

  Функциональная среда системы – это характерная для системы совокупность законов, алгоритмов и параметров, по которым осуществляется взаимодействие между элементами системы и функционирование (развитие) системы в целом. На уровне наномира действуют законы квантовой электродинамики, хромодинамики и гравитации. На микроуровне кроме фундаментальных взаимодействий включаются химические взаимодействия, на макроуровне, например для биосферы, действуют законы биологических и социальных взаимодействий.

  Структура системы – это топологически оформленное множество связей, по которым обеспечивается энерго- , массо-  и информационный обмен между элементами и подсистемами, и задается тип функционирование системы в целом и способы её взаимодействия с внешней средой.

Открытая система - система, способная обмениваться с окружающим пространством (надсистемами и соседними системами) веществом, энергией и информацией. Мир состоит из открытых, а точнее квазиоткрытых систем, так как даже мумия и спора продолжают излучать слабую энергию. Следовательно, в мире систем взаимодействие явление всеобщее и квазиоткрытость или степень открытости целиком зависит от внешних связей и осуществляется по принципам минимакса – минимум энтропии и максимум поглощения энергии системой.

Самоорганизация системы – способность без специфического воздействия из вне, обретать какую – либо пространственную, временную или функциональную структуру. Например, просто тепло курицы-наседки запускает программу развития зародыша  цыпленка и этот принцип используется в инкубаторах. На самом деле ритмы курицы в период высиживания передаются зародышу и закрепляют ритмику его иммунной системы. Просто примитивный нагрев порождает высокую смертность инкубационных циплят. Даже этот простой пример, говорит о том, что определение самоорганизации по Г.Хакену сильно упрощено. Здесь пока нет даже того, что присутствует в триадах для первичного зарождения.

Сложность системы

В связи с тем, что из-за открытости все системы взаимодействуют друг с другом, сложность возникает уже на стадии зарождения даже самой простой системы, ибо окружающая среда контролирует процесс рождения.

Поэтому вначале мы рассмотрим процесс взаимодействия систем  в соответствии со следующей диаграммой (рис.3)

^{Рис.3. Схема взаимодействия сложных систем [1]}

 

Для процессов взаимодействий по типу диссипации (тепловые, диффузионные и электромагнитные процессы) все вектора взаимодействия направлены от системы-диссипатора к системе-мишени или системе-кумулятору.

Система - диссипатор всегда обладает большей энергией по сравнению с ситемой-мишенью (следует из свойств индивидуальности и иерархии сложных систем). Она может воздействовать на систему-мишень дистантным способом (электромагнитное, корпускулярное излучение, диффузия) или контактным способом (ударно-взрывное, волновое, ветровая и склоновая эрозии и т.д.). Воздействие может быть периодическим (11-летний солнечный ритм) и стохастическим (вспышечная деятельность на Солнце). Система-диссипатор может выполнять ритмообразующая роль (навязывать ритм) для соподчиненной системы, модифицирующую роль (изменение подсистем или системы) и разрушительную роль (частичное или полное разрушение системы).

Система - мишень обладает свойствами: 1) приема энергии (контактно или дистантно), 2) аккумуляции ее внутри или в пограничной подсистеме, 3) перераспределения энергии внутри системы, 4) вхождения в неравновесные состояния параметрически или объемно и 5) излучения избытков энергии и переработанной энергии диссипативно или концентрированно (кумулятивно-диссипативно). Последнее выполняется в соответствии с принципом минимакса – минимума энтропии и максимума поглощения внешней энергии [Иванов, 2008].

В случае кумулятивных процессов все наоборот, например, более массивная звезда за счет гравитации стремится поглотить менее массивные звезды, циклон фокусирует в себе воздушные массы окрестности и т.д. Поэтому на схеме  вектора воздействий противоположны и это дает возможность объяснять весь спектр взаимодействий и для диссипативных и для кумулятивных процессов. Однако следует отметить, что любая кумуляция обязательно порождает диссипацию, например, массивные звезды имеют джеты излучения плазмы от магнитных полюсов, циклон у тропопаузы рассеивает аккумулированную им энергию и т.д. И с другой стороны сильная диссипация, например турбулентность, создает кумулятивные минивихри, тепловая конвекция формирует конвективные ячейки и т.д.

Итак, с учетом условий взаимодействия можно дать краткое описание сложности в следующем виде.

1. Сложными могут быть состояние и структура системы, ее взаимодействие с подсистемами, другими системами и надсистемами, а также поведение системы, как отклик на воздействие или состояние; 

2. Отсчет становления сложности в системе начинается с нелинейных явлений, возникающих либо в поле внутренних связей системы, либо в ее поведении, либо в поле взаимодействий. Причиной зарождения сложной системы является неоднородность и неравновесность среды.

3. Базовыми условиями для развития сложных систем могут быть кумулятивные или диссипативные процессы любой полевой формы энергии или специфика топологии пространства-времени.

Вывод. Системный подход наследует все предыдущие исследования и вносит конкретику и определенность во все аспекты познания мира.