Сложные системы

На примере образования Солнечной системы показывается, что она развивается от хаоса, обусловленного взрывом Сверхновой, к упорядоченной, детерминированной структуре или от хаоса к порядку. Поскольку подобных структур в нашей метагалактике миллиарды, то делается вывод, что во Вселенной распространены процессы упорядочения, что противоречит принятому в литературе определению энтропии, согласно которому возрастание энтропии происходит в направлении увеличения беспорядка. Это
объясняется тем, что в космических процессах, наряду с тепловой, существенное место
занимает другие формы энергии, такие как гравитационная, электромагнитная или химическая, которым может быть поставлена в соответствие полная энтропия, не являющаяся мерой беспорядка и хаоса в термодинамической системе. Иначе говоря, возрастание полной энтропии в космических процессах не связано с ростом беспорядка и более вероятные состояния являются, наоборот, более упорядоченными.

В статье рассмотрены экстремальные осадки, зафиксированные на 12 метеостанциях восточного берега Чёрного моря по данным реанализа и на трёх станциях по данным наблюдений. Проведено сравнение данных наблюдений с данными реанализа.

Проанализирована связь экстремальных осадков на каждой станции с элементарными
циркуляционными механизмами (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой. Выявлены ЭЦМ, при которых экстремумы осадков отмечались одновременно на нескольких станциях. Установлено, при каких ЭЦМ на восточном побережье Чёрного моря чаще всего выпадают экстремальные осадки и проанализированы многолетние изменения продолжительности этих ЭЦМ.

В статье рассмотрены экстремальные осадки, зафиксированные на 23 метеостанциях Крыма. Использованы данные реанализа. Проанализирована связь осадков на каждой станции с элементарными циркуляционными механизмами (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой. Выявлены ЭЦМ, при которых экстремумы осадков отмечались одновременно на нескольких станциях Крыма. Установлено, при каких ЭЦМ в Крыму чаще всего выпадают экстремальные осадки и проанализированы многолетние изменения продолжительности этих ЭЦМ.

Задачей данной работы является выявление особенностей развития сложной системы человечества. Возможности действий людей и человечества включены в модель системы. Социальные структуры, а также влияние человечества на окружающую среду исключены из модели.

В данной статье рассмотрена стабильность модели в зависимости от неопределенности
дат. Изучено влияние движущей силы на некоторые свойства модели человечества.
Мы изучили отсутствие прямой пропорциональности между движущей силой и
увеличением количества групп ресурсов. Мы также обнаружили продолжительное временное замедление роста числа групп ресурсов.

В данной работе введен и рассчитан индекс творчества человечества. Динамика индекса
показала, что между 2000 г. до н.э. и 1500 г. был период глобального спада в творчестве
человечества. Была исследована связь между историей творчества и историей событий
человечества.

Мы обнаружили, что перемещение великой творческой деятельности человечества из
Азии в Европу произошло в первом тысячелетии до нашей эры. Модель также дала ответ на вопрос, является ли развитие человечества направленным и контролируемым процессом.

Установлено, что развитие человечества направлено на расширение диапазона
возможностей для действий человечества. Эта направленность существует с 42000 г. до н.э.
Cтатья имеет междисциплинарный характер. В нем рассмотрены вопросы, связанные со
сложными системами, движущей силой, творчеством и историей человечества.

Исследуется эволюция (развёртывание) ряда характеристик в абстрактной системе отношений в зависимости от изменения её максимального масштабного коэффициента, что позволяет в приложении представить зависимость эксцентриситета орбиты Земли от выгорания Солнца. Используется структурный подход, который в основе исключает специфику конкретных систем. Инструментом анализа является протоструктура, при этом структура понимается как совокупность отношений, а протоструктура выступает, как её предполагаемая первооснова. Она состоит из двух компонент, наделённых циклической природой, и задаёт спектр позиций параметра порядка nk, где k – порядковый номер узла - разрешенного состояния в выделенном цикле k=1 – 10. Все нормировки выполнены на k=3, что удобно для приложения. Ранее для узла k=3 получены модельные позиции Δ3 на разных этапах эволюции, где Δ3 - расщепление позиции n3 в результате её взаимодействия с другими n-позициями в системе узлов k=1-10. Для сравнения
узлов в названной системе предложены масштабные коэффициенты, из которых выделен
наибольший. Показано также, что в результате взаимодействия компонент протоструктуры
формируется граница системы nmin, от которой зависит, с одной стороны, предельная скорость υmax/υ3, а с другой, Δ3 - расщепление позиции n3. Указанная скорость понимается как инвариант и соответствует скорости света в пределах δ=1*10-5%. В настоящей работе анализируется M/m3 - наибольший масштабный коэффициент системы, который именуется ведущим, уменьшается в процессе эволюции и играет роль управляющего параметра, от которого зависят все остальные характеристики за исключением инварианта υmax/υ3. Для M/m3 предложены: a) исходное значение; b) значение, при котором появляется расщепление Δ3, а также c) связи названных выше характеристик. На указанной основе с учётом предыстории построен дискретный сценарий развёртывания системы от исходного значения M/m3 до выбранного конечного.

Структура вируса и его взаимодействие с клетками впервые рассматривается с позиции теории систем. Дано обоснование отнесения вируса к сложной системе и живому организму. Естественный процесс взаимодействия между сложными системами, стоящими по иерархии выше вируса, производится через обмен информацией, заложенной в их коде. Предсказан общий механизм взаимодействия между живыми сложными системами, путем обмена системами, стоящими на более низкой иерархии. На основе законов теории систем обоснована закономерность изменения не только организмов и клеток, но и вирусов при их взаимодействиях и мутациях.

Исследуется один из аспектов эволюции (развёртывания) абстрактной системы отношений, что позволяет выявить характерную для неё предельную относительную скорость и показать, что в приложении она мало отличается от скорости света. Используется структурный подход, который в основе исключает специфику конкретных систем. Инструментами анализа являются предложенные ранее протоструктура и параметр порядка n на её основе. Структура трактуется как сеть, состоящая из узлов – разрешенных состояний и их связей – правил, ответственных за устойчивость. Структура понимается как совокупность отношений, а протоструктура выступает как её предполагаемая первооснова, наделённая циклической природой и задающая спектр позиций параметра порядка nk, где k=1 ,2, 3…10 – порядковый номер узла в цикле 1:10. Названный цикл содержит, в частности, узлы n2 и n3, при этом большая часть нормировок выполнена при использовании k=3, что удобно для приложения. Рассматриваются связи между ранее выявленной исходной границей системы отношений nmin и расщеплением Δ3 для узла n3, которое также установлено на основе модельных соображений и соответствует наблюдениям. Исходно узел n2 жестко связан с границей nmin. В настоящей работе анализируется появление и эволюция связи границы nmin с узлом n3 и уход на второй план исходной связи с n2. Рассматривается процедура поиска nmin , зависящая от выбора Δ3. Позиции nmin и n3 различаются примерно на 4 порядка и трактуются как единая система. Основой анализа являются сдвиги узлов относительно исходного положения, что позволяет игнорировать различие в порядках. Процесс эволюции развёрнут как сценарий - набор следующих друг за другом шагов – структурных событий, в результате чего реализуется высокая степень совместимости узлов системы.
В приложении исследуемая система трактуется как пара Солнце (nmin) – Земля (Δ3) в плоскости эклиптики Солнечной системы. Роль nk играет относительный момент количества движения, позиция nmin задаёт границу внутреннего Солнца, позиции n2 и n3 трактуются как характеристики Венеры и Земли

В работе рассмотрены особенности взаимного влияния ледяного покрова акваторий Арктики и меридиональных составляющих атмосферной циркуляции в Северном полушарии Земли, проявляющиеся в современном периоде. Выявление таких особенностей является актуальной проблемой климатологии, метеорологии, океанографии, а также морской транспортной отрасли.
Предметом исследования являются статистические связи межгодовых изменений ряда характеристик арктического ледового покрова и компонентов атмосферной циркуляции. Исследуются также особенности воздействия на них внешних факторов.
В работе выполняется проверка адекватности выдвинутой гипотезы о том, что к числу значимых факторов межгодовой изменчивости характеристик вторжений арктического воздуха, возникающих в летний сезон в ряде регионов Арктики, относятся вариации состояния их ледяного покрова, вызванные совместным влиянием глобального потепления климата и происходящего в современном периоде снижения среднего уровня солнечной активности.
Для достижения указанной цели рассмотрены результаты ретроспективного анализа изменений в 1993–2019 гг. среднесуточных значений средней толщины ледяного покрова, его сплоченности, средней температуры и солености поверхностного слоя арктических акваторий, а также температур воздуха и меридиональных составляющих скорости ветра в различных слоях тропосферы. Указанная информация получена из электронных баз данных GLORYS. V12, NCEP/NCAR и ERA-Interim. Для оценки адекватности рассматриваемой гипотезы применен метод корреляционного анализа и статистические критерии согласия.

Рассматривается процесс приближения самоорганизующейся системы к
эволюционной зрелости, что позволяет в приложении объяснить для четырёх планет Солнечной
системы характеристики их орбит. Система не наделена спецификой природных объектов и
трактуется как часть структуры, которая имеет границы. Структура, в свою очередь,
представляется как совокупность отношений на числовой оси и понимается как сеть, состоящая из
узлов – разрешенных состояний и связей между ними. Система формируется на основе
развёртывания протоструктуры – двухкомпонентной и циклически организованной системы
отношений, которая трактуется, как первичная и предназначена для поэтапного исследования
эволюции природных систем. Эволюция понимается как развёртывание от этапа к этапу при учёте
предыстории. Протоструктура задаёт спектр разрешенных состояний для n - параметра порядка
системы, который подчиняет себе две относительные характеристики. В результате
взаимодействия элементы указанного спектра расщепляются на компоненты и специализируются.
В настоящей работе исходными данными служат результаты анализа предшествующего этапа
эволюции, где рассмотрено расщепление десяти n-узлов в пределах одного изолированного цикла
протоструктуры. Исследуются четыре n-узла, которые в результате детализации представляются с
помощью приблизительно пятидесяти взаимодействующих на числовой оси позиций. Эти позиции
размещаются на трёх уровнях иерархии: уровень позиций n, а также их расщеплений – уровень
сдвигов n относительно исходных позиций – уровень малых изменений. Подробно
рассматриваются межуровневые связи и уровень сдвигов, основой которого являются инварианты,
сформированные на предыдущем этапе эволюции. Анализ структурных сценариев указывает на
ключевую роль сдвигов на последнем этапе эволюции. Рассматривается критерий устойчивости
конечных позиций n.

Для углублённого понимания процессов, лежащих в основе развития
человечества в целом, предлагается подход, при котором возможности для действий людей и
человечества включены в рассмотрение, а социальные структуры, и влияние человечества на
окружающую среду, исключены из рассмотрения. В известных мне работах указанный подход
практически отсутствует. Целью данного исследования является разработка критериев поиска
компонент или групп компонент такой системы, выявление их списка, а также рассмотрения
динамики развития во времени системы, состоящей из указанных групп компонент. Описаны
критерии поиска компонент или групп компонент, которые могут составлять такую систему.
Приведен список групп компонент, в который, в частности, входят «Искусственные материалы»,
«Массовый транспорт» и т.п. Совокупность групп компонент определяет диапазон возможностей
для действий людей и человечества, как целого. Проведен анализ изменения во времени
предложенного набора групп компонент. Установлено, что спектр названных возможностей с
течением времени расширяется и что это расширение реализуется с ускорением.
При поиске групп компонент системы по предложенным критериям использовалась
информация из областей знания, которые связаны с развитием технологий, средствами
коммуникации, социальной активностью, глобализацией, когнитивными способностями.

В статье приведены основные этапы вывода дифференциальных
уравнений вращательного движения Земли. На основании особенностей кинетического момента
показаны периоды колебания оси Земли. Обсуждены константы уравнений, начальные условия и
приведена теория их вычислений. Рассмотрены результаты численного интегрирования уравнений
на интервалах времени от 0.1 года до 1 млн. лет. Рассмотрена теория преобразования решений к
подвижной плоскости орбиты Земли за миллионы лет, и их результаты представлены на разных
интервалах времени от 100 лет до 20 млн. лет. Проанализирована эволюция оси Земли.
Установлено, что ось Земли прецессирует относительно неподвижного в пространстве
направления, которое отличается от направления прецессии планетарных орбит. Приведены
физические объяснения полученных колебаний оси Земли от 14.68° до 32.68°. Показаны колебания
периода вращения Земли. Представлены доказательства достоверности полученных решений.
Работа представляет интерес для широкого круга исследователей в областях астрономии,
палеоклимата и геофизики.